光學玻(bō)璃透鏡制造工藝

1.1  光學零(líng)件制造工(gōng)藝的(de)特點(diǎn)及一般過程
制(zhì)作光學零件的常見材料(liào)有三大類(lèi)，即(jí)光學玻(bō)璃(lí)、光學晶(jīng)體和光學塑料(liào)，其中(zhōng)以光(guāng)學玻(bō)璃(lí)，特(tè)别是無色光學玻(bō)璃的(de)使(shǐ)用量******。雖然光學(xué)零件(jiàn)的加工按(àn)行業劃分歸入機械(xiè)加工(gōng)一類(lèi)，但由于加工對象的材料性質(zhì)和加工(gōng)精(jīng)度要求顯(xiǎn)著地不同(tóng)于金屬材(cái)料，因(yīn)而加工工(gōng)藝上(shàng)也完全不同于(yú)金屬工(gōng)藝而具有特(tè)殊性(xìng)。
1.1.1  光學零件(jiàn)的加工精(jīng)度及其表示
光(guāng)學零(líng)件屬(shǔ)于高(gāo)精度零件(jiàn)。平面零件(jiàn)的加(jiā)工精(jīng)度(dù)主要(yào)有角度(dù)和平面面形(xíng)；球(qiú)面零件的(de)加工精度要(yào)求主要有曲(qǔ)率(lǜ)半徑和(hé)球(qiú)面(miàn)面形(xíng)。高精(jīng)度棱鏡的(de)角誤(wù)差要求達到秒(miǎo)級。高精度平面面形(xíng)精(jīng)度可達(dá)到幾十分(fèn)之一(yī)到幾百(bǎi)分之(zhī)一(yī)波長。平面(miàn)零件(jiàn)的平(píng)面性和球(qiú)面零(líng)件的球面性統一稱爲面(miàn)形要(yào)求。光(guāng)學車(chē)間一般用幹涉(shè)法計量，用(yòng)樣闆疊合(hé)觀(guān)察等厚(hòu)幹涉條紋（俗稱(chēng)看光(guāng)圈）。表示面(miàn)形誤差(chà)的(de)光圈(quān)數符号(hào)是(shì)n，不規則性(xìng)（或稱(chēng)局部(bù)誤差）符号是△n。除(chú)面形精(jīng)度外，光學零件表(biǎo)面還要有粗糙度要(yào)求。光(guāng)學(xué)加工中(zhōng)各工序的表面(miàn)粗糙(cāo)度如表6-1所(suǒ)示。光(guāng)學零(líng)件抛光表面(miàn)粗糙度(dù)用微(wēi)觀(guān)不(bú)平十點高度表示爲(wèi)r2=0.025um，用輪廓(kuò)算(suàn)術(shù)平(píng)均偏差(chà)表示爲(wèi)r2=0.025um，用符号表(biǎo)示則爲0.008，在(zài)此基礎上(shàng)，還有表面疵病要求，即(jí)對表(biǎo)面(miàn)亮絲、擦痕、麻點(diǎn)的限(xiàn)制。
1.1.2  光學零件加(jiā)工的(de)一般工(gōng)藝過(guò)程及特(tè)點
光學零件加工的工(gōng)藝過程随加工(gōng)方(fāng)式不(bú)同而(ér)異。光學零(líng)件的(de)加(jiā)工(gōng)方式主要(yào)有兩類：傳(chuán)統（古典）加(jiā)工工(gōng)藝和機(jī)械化加工工(gōng)藝(yì)，這裏我們隻(zhī)介紹傳統(tǒng)加工工藝(yì)。
傳統工藝的(de)特點主(zhǔ)要有(yǒu)：
（1）使用散粒(lì)磨料(liào)及通用機床，以輪廓成形(xíng)法對光學玻璃進行研磨加工(gōng)。操作中以松香(xiāng)柏油粘結膠爲(wèi)主進行粘結上(shàng)盤。先用(yòng)金剛砂(shā)對零件進(jìn)行粗(cū)磨與精磨，然後(hòu)使用(yòng)松香柏油(yóu)抛光(guāng)模與抛光(guāng)粉（主(zhǔ)要是氧化(huà)铈）對零件(jiàn)進行抛光加(jiā)工。影響(xiǎng)工藝的因(yīn)素多(duō)而(ér)易變，加工精(jīng)度可變(biàn)性(xìng)也大，通常(cháng)是(shì)幾(jǐ)個波(bō)長數量級(jí)。高精(jīng)度者(zhě)可達幾百(bǎi)分之一波長數量級。
（2）手工操作(zuò)量大，工序多，操(cāo)作人員技術要(yào)求高。對(duì)機床精(jīng)度(dù)，工夾磨具要(yào)求不那麽(me)苛刻(kè)，适于(yú)多品種，小批量(liàng)、精度(dù)變化大的(de)加工工藝(yì)采用。
傳(chuán)統加工(gōng)工藝過(guò)程，以一(yī)個透(tòu)鏡爲例，先(xiān)後依(yī)次經(jīng)過以(yǐ)下一(yī)些(xiē)工(gōng)序：
1、毛(máo)坯加工。包括按(àn)光學零件圖選擇合适的(de)塊料(liào)，切割整平、劃分、膠條、滾圓開球(qiú)面。開球面是單件進行的(de)。
2、粗磨(mó)加工。使(shǐ)表面粗(cū)糙度(dù)及球面半徑符合細磨要求。傳統工藝中(zhōng)粗磨(mó)是(shì)單件進(jìn)行的。一般采用(yòng)傳統工藝(yì)加工的工(gōng)廠中(zhōng)，粗磨(mó)車間往往包括(kuò)毛坯(pī)加工。
3、上盤(pán)：粗磨之後，經清(qīng)洗，将一(yī)個個透鏡毛(máo)坯按(àn)同半(bàn)徑組(zǔ)合成盤。即(jí)依靠粘結(jié)膠把分散(sàn)的透鏡固(gù)定在球形(xíng)粘結(jié)膜上，應(yīng)注(zhù)意的(de)是成(chéng)盤時要使(shǐ)每一個透鏡毛(máo)坯的被加(jiā)工面(miàn)都處(chù)于同一半(bàn)徑的(de)球面(miàn)上。
4、細(xì)磨抛(pāo)光(guāng)工序。在(zài)加工第(dì)一(yī)表面時，細(xì)磨(mó)到抛光(guāng)過程中(zhōng)一般是(shì)不需(xū)拆盤的，即(jí)一(yī)次(cì)一(yī)盤完成(chéng)。操作(zuò)中(zhōng)，先使(shǐ)用粒度依(yī)次變細(xì)的三(sān)至四道金鋼砂将(jiāng)被(bèi)加工(gōng)面研(yán)磨到抛光(guāng)要求(qiú)的表面粗糙度，然後(hòu)清洗，進行抛(pāo)光。抛光是用(yòng)一定半徑的抛光(guāng)模加抛光粉進行。一面(miàn)加工(gōng)完(wán)畢(bì)後，塗(tú)上保護膜(mó)，翻面(miàn)再進行上盤。細磨(mó)抛光(guāng)加工第(dì)二表面。
5、定(dìng)心磨(mó)邊工序(xù)。透鏡加(jiā)工過(guò)程(chéng)中會出現光(guāng)軸和定位(wèi)軸(zhóu)偏離（稱(chēng)爲偏(piān)心）。定心磨邊的(de)任務(wù)是消(xiāo)除偏心，并使(shǐ)側圓柱(zhù)面徑向尺寸達(dá)到裝配要求。傳(chuán)統工藝的(de)磨邊(biān)常在光學定心(xīn)磨邊機(jī)上進行(háng)。
6、鍍膜工序，對表(biǎo)面有透光(guāng)要求(qiú)的透鏡，要加鍍(dù)增透(tòu)膜。球(qiú)面反射鏡(jìng)要鍍反射(shè)膜。有(yǒu)的(de)還(hái)要鍍其它(tā)性質的薄(báo)膜，依使(shǐ)用要求(qiú)由設計決(jué)定。
7、膠(jiāo)合工(gōng)序。對(duì)成象質量(liàng)要求較高(gāo)的鏡頭，往往采(cǎi)用幾塊透(tòu)鏡(jìng)膠(jiāo)合而成。膠(jiāo)合應(yīng)在鍍膜以後進(jìn)行。
以上這(zhè)些工藝(yì)過程可簡略(luè)表示如下：
選料(liào)——切割(gē)——整平——膠條——滾圓——開球(qiú)面——粗(cū)磨球(qiú)面(miàn)——上盤——細磨(mó)——抛光(guāng)——下盤；第(dì)二面(miàn)上盤——細(xì)磨(mó)——抛光——下盤——定心(xīn)磨邊——鍍膜