平凸透镜的加工及检测.doc

武 汉 职 业 技 术 学 院
实训报告

平凸透镜的加工及检测

系、专业：电信学院光电子技术专业

班 级：

实 训 人：
指导教师：吴晓红 谢智国 喻菊芳

2011年 11 月 7日

摘 要
平凸透镜的加工及检测主要是为了达到：
1.能读懂下面零件图纸。
2.能在老师的指导下安全操作加工设备。
3.能按加工图纸，用古典加工方法完成平凸透镜的加工及检测。
透镜加工的生产流程
选择
原材料
切割
整平
胶条
滚圆
球面铣磨（粗磨）
精磨
抛光
自动定中心磨边
检验光心、
光轴、曲率
OK
清洗
外观
检验
包装（流水下道）
NG
OK
NG

关键词： 关键词一光圈识别；关键词二定心磨边；关键词三抛光

球面零件粗磨工艺过程
传统工艺下的球面零件粗磨工艺过程，可由下列工序构成：
①切割 按零件毛坯尺寸进行锯切；
②整平 磨去锯切时留下的不平痕迹；
③胶条 按零件厚度方向胶成长条；
④滚圆 用手工方法将胶条磨去棱角再滚磨成圆柱，或装在专用机床上直接按尺寸要求磨外圆；
⑤拆胶、清洗 胶条拆开获得若干单个圆形玻璃片；
⑥磨球面（俗称开R） 将圆片平表面按图纸要求磨成球面；
⑦ 倒角 磨去锋利的边缘；
⑧清洗送检。
型料毛坯
型料毛坯一般是已具有圆片形状的玻璃料或是热压成型的球面玻璃料两种，对于型料毛坯一般是采用机械化工艺加工，其工序过程有：
①型料检验 型料是一定质量的光学玻璃经热加工后的产品，其理化性质常有改变，因此用料时，一定要按图纸要求逐项检验，合格方可使用；
②上盘 将型料上刚性盘装夹；
③铣磨球面 用金刚石磨轮在铣磨机上进行铣削形成球面；
④粗磨修整 这一工序主要用于部分机械化工艺中，即成盘铣磨好的球面零件，下盘后要单只粗磨修整并倒角，方能送古典式细磨加工。
2．切割、整平
(1)切割是将玻璃大料块切割成所需要的小料块的过程。首先，按加工尺寸和加工余量要求，在大料块上划出标线，然后沿线进行切割或锯切。
(2) 整平的目的是磨平剧切时留下的不平痕迹及破口，以保证零件平行度，控制尺寸，提高表面光洁度，也有手工整平与机械整平两种方法。通常用180#的砂消除明显的不平度和粗砂眼，然后换240#砂。
①手工整平方法 手握工件，使其在铸铁研磨盘上沿椭圆形路线运动，运动方向应与磨盘转动方向相反，同时加砂加水，研磨时需要多磨的地方应加大压力，如在凸出部、形块的厚端部或者让需要多磨的部位在磨盘的边缘部分停留的时间较长些，
②机械整平 用平面磨床进行磨平，或者用铣磨机床铣平，一般是多块成盘加工。
3．胶条
单个零件磨出圆柱面比较困难，也不易保证没有锥度。为了提高精度和效率，常将规格相同的一组划方玻璃按厚度方向胶成长条，如图1-19所示，再进行磨外图。胶条长度不应超过平模直径的1/2，一般是70～150mm，两端加保护玻璃。工艺操作中是先加热方玻璃片，然后涂上胶，再直角靠模上胶条。

图1-19 胶条示意图

胶条工艺操作注意事项：
(1)加热温度不宜过高（<100℃）；
(2)热的零件不要放在铁板上冷却；
(3)大的零件不要放在通风处；
(4)两手干燥并要戴工作手套；
(5)胶条不能立即进冷水冷却。
4．滚圆
（1）滚圆机及基本工作原理
图1-20 (a)是普通外圆铣磨机，其磨头轴位于水平方向，可横向调整吃刀深度；主轴箱与尾架均可随工作台在床身上纵向移动，工作台的位置和行程也可调整。外圆铣磨的运动，主要包括磨轮高速转动的上切削运动，工件的转动，工件的纵向进给(即工件每转一周沿自身轴线方向移动的距离)，磨轮的横向进给(也称磨削深度或吃刀量)等。当工件纵向行程结束时，磨轮做横向进给。
（2）外圆加工余量与公差
外圆加工余量，是指毛坯直径到零件定心磨边工序之间的磨去量，其余量大小与工件直径和加工方法有关，见表1-25。
表1-25 铣磨外圆加工余量与公差
工件直径／mm
加工类型
余量／mm
公差／mm
不圆柱度／mm
3~10
无心磨床
0.4~0.6
0.05
0.01
6~40
普通外圆铣磨
1.5~.2.0
0.5~0.1
0.05
>40
普通外圆铣磨
2.5~3.0

5.开球面
(1)工作原理
球面铣磨是采用斜截圆原理，用筒形金刚石磨轮在球面铣磨机上加工球面零件，图1-21为球面铣磨原理图。球面铣磨时，磨轮与工件轴交于0点，两轴的夹角为 a，筒形金刚石磨轮绕自身轴线高速旋转，而工件绕自身轴线慢速回转，则磨轮的切削刃口在工件表面上的磨削轨迹为一球面。
若磨轮中径为D，磨轮端面切削刃口的圆弧半径为，磨轮轴与工件轴的夹角为，则工件球面的曲率半径R为
面面形精度以及粗糙度。精磨的质量对抛光的影响是非常重要的。精磨机理与铣磨相同，主要是机械切削作用。目前存在两种形式的精磨工艺，即散粒磨料精磨和固着磨料精磨。散粒磨料精磨是指在加工过程中，用人工的方法加金刚砂与水的混合磨料对工件进行加工的工艺，又称古典法精磨。固着磨料精磨就是金刚石丸片精磨，又称高速精磨，其加工效率高，可以实现自动化生产。
古典法精磨
用散粒磨料细磨时，磨料在研磨磨具和零件之间处于松散的自由状态，借助细磨所加压力，通过模具、磨料和零件之间的相对运动，实现零件表面成型目的。细磨前应根据零件粗磨后的表面质量，选择细磨用磨料粒度号。通常粗磨完工、表面粗糙度为，相当于用W40（302#）磨料加工的表面。则细磨第一道磨料粒度号应选用W28（302#）。
散粒磨料细磨的技术关键在于细磨磨具的面形精度、研磨速度及压力调整。如细磨研磨模具面形精度达不到要求，则应先修改研磨模具。
（1）细磨模具的修改
细磨模具的修改方法根据修改量的大小，可有对磨法（凹凸一对磨具对磨）、砂石或刮刀修改法。若表面误差太大，可在球面车床上进行修改。细磨模修改后，工作表面曲率半径应符合要求，表面不允许有不规则的凹凸不平，不允许有砂眼、气孔、大擦痕，模具工作面相对镜盘旋转中心的跳动量应小于0.1毫米。
对磨修改球面研磨模操作方法：
凹模修改：
①用凹模在细磨机上细磨一盘零件；
②洗净、擦干，用样板检查加工面光圈，若出现低光圈，凹模中心应多磨，将凸模安装在主轴上，凹模在上，摆幅要大，摆幅量是凹模直径的1/2左右；
③若零件表面出现高光圈，则凹模边缘应多磨。修改方法：凹模在下，凸模在上，摆幅要大，摆幅量是凸模直径的1/3左右。
（2）操作过程
用散粒磨料在普通细磨机上细磨过程如下：
①根据被加工零件的技术要求和镜盘大小选择机床，一般机床可加工的最大镜盘尺寸按平面镜盘尺寸计算，球面镜盘应进行换算。决定机床转速、三角架摆幅、铁笔的前后位置和高低。
②分清磨料粒度号，依次确定磨去余量分配。细磨余量根据磨料号，零件大小、零件材料软硬程度确定。单面余量<0.0lmm时可用W14和W20号磨料；单面余量0.lmm左右时，可用W20、W14、W10号磨料。为了保证零件厚度，对于厚度公差±0.1mm的零件，在第二面加工时应按厚度大小配盘。若厚度差别过大，应单只修磨，整盘零件厚度公差在0.05mm以内。
③将镜盘或模具装上机床主轴。正常情况下，一般凸镜盘及直径大于350mrn的凹镜盘应装在主轴上，而凹研磨模应扣在其上，由铁笔拨动。
④在下盘上均匀涂抹些磨料浆，放上镜盘，手推动几下，使磨料分布均匀。然后手扶铁笔，架至上盘支承孔内，开动机器。先开主轴开关，再开摆动开关。5分钟左右取下镜盘检查零件是否全部磨到，如果均匀磨到，可继续加磨料研磨。如果镜盘边缘或中间未均匀地磨到，应再修改模具。如镜盘上局部区域未磨到，应预热一下镜盘再磨。如仍磨不到，则表示上盘时各零件的加工面不在一个球面上，应重新上盘。
⑤镜盘和模具研合后，可在铁笔上部加荷重，以加快研磨速度，采用两道磨料制时，球面第一道磨料应研磨10～20分钟。
（3）研磨抛光机
古典法精磨和抛光是在同一种类型的设备上进行，采用普通平面摆动式机床，常用的有二轴机、四轴机、六轴机等。这种设备既可以抛光也可以精磨，不同的是研磨模具和研磨剂不同。
高速精磨
零件的清洗
清洗的基本工艺流程
洗涤：先利用有机溶剂如类似三氯乙烯的物质对磨边油等的高度溶解，达到预清洗目的，然后再利用清洗剂对零件表面的湿润、渗透、乳化等达到去污效果。
漂洗：通过清水对零件表面进行冲洗及超声作用，使松散于镜片表面的清洗剂脱离零件表面。
脱水：经漂洗后的零件表面含有大量水分，需放人脱水剂中进行脱水。脱水剂多为有机溶剂，能和水充分混溶。
干燥：于燥剂应和脱水剂沸点相近，互溶性好。干燥过程大致为：
①干燥剂蒸气在镜片表面冷凝为液体；
②干燥剂液体和镜片表面的脱水剂形成共沸物；
③一部分共沸物形成蒸气离开镜片表面；
④—部分共沸物以液体的状态流经镜片表面对零件起冲洗作用。
经过上述一系列的处理后，最后获得洁净、干燥的零件表面。
磨边与倒角工艺
粘结在定心磨边机上的透镜在定心之后，要用砂轮或金刚石磨轮进行磨边和倒角，以达到用户要求的直径和形状。
与定心方法相对应，磨边机有光学定心磨边机、机械定心磨边机、自动定心磨边机等。其中，机械定心磨边机是目前使用最广泛的设备。
（1）磨边
磨边方式主要有平行磨削、倾斜磨削、端面磨削、垂直磨削和组合成型磨轮磨削，如图1-36和图1-37所示。
①平行磨削。平行磨削是指磨轮轴线与透镜轴线平行，磨削效率高，而且易于调整，是一种最为常见的磨削方式。
②倾斜磨削。将磨轮调整一定角度，这样可以改善零件的受力状况，避免零件受磨轮推力过大而造成脱落。
③端面磨削。采用磨轮端面磨削玻璃，不存在使零件脱落的作用力，磨削效率高；缺点是容易磨出锥面或非柱面。
④垂直磨削。这种磨削方式也不会使零件脱落，而且进刀比较容易。
（2）倒角
光学零件的倒角可以分为两大类，即保护性的倒角和设计性的倒角。
保护性倒角是为了防止零件在装配时，尖锐的边缘被碰破，也防止划破工人的手。在透镜磨边时砂轮和透镜的接触不是十分均匀的，因此磨边以后，总是发生大大小小的破边，倒角可以去掉一些小的破边。
①成型金刚石磨轮倒角
利用成型金刚石磨轮磨边与倒角如图1-38表示。这种方法是先磨边，然后磨轮相对于透镜左右轴向移动一个小距离磨透镜的棱角。这种方法要求接头直径D¢，应比透镜直径D小，其关系为
。式中，d是金刚石磨轮倒角部分的高度。
②砂轮倒角
将砂轮或工件转动—定的角度，即可在磨边后接着倒角。