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光学球面专业知识资料

来源:九壹网
光学专业知识:

光学球面镜片的一般外形:1.双凸 2.一凸一凹 3.一凸一平 4.双凹 5.一凹一平(如图所示)

光学镜片分类:

化学成分和光学性质相近的玻璃,在阿贝图上也分布在相邻的位置。肖特玻璃厂

的阿贝图有一组直线和曲线,将阿贝图分成许多区,将光学玻璃分类;列如冕牌玻璃K5、K7、K10在K区,燧石玻璃F2、F4、F5在F区。玻璃名称中的符号:

F 代表燧石 K 代表冕牌 B 代表硼 BA 代表钡 LA 代表镧 N 代表无铅 P 代表磷

光学冷加工工序:铣磨→精磨→抛光→清洗→磨边→镀膜→涂墨→胶合

1. 铣磨(荒摺/球铣/粗磨):镜片研磨第一道工序,去除镜片表面凹凸不平的气泡和

杂质,(约0.05-0.08mm),起到成型作用。如下图所示:

●原理:如上图所示金刚石磨轮刃口通过镜片顶点,磨轮轴线与镜片轴线相交于0点,磨具轴线绕自身轴线高速旋转,镜片绕自身轴线低速旋转,运动轨迹包络面形成球面。 荒摺加工设备:QM0.8A,厂家:韩国时代,无倒角功能,相对精度较低。 CG2.0,厂家:韩国光进,有倒角功能,相对精度高。

测量工具:中心厚度检测量具(千分尺);球面R值检测量具(矢高表);等厚检测量具。

2. 精磨(砂挂):将铣磨出来的镜片将其的破坏层给消除掉,使镜片表面的凹凸层减

少,固定R值(光圈,牛顿环)

原理:镜片在砂挂皿(根据材质选定金刚石丸片胶制而成)中,砂挂皿沿自身轴线高速转动,镜片沿自身轴线高速转动,且来回摆动,如下图所示,通过金刚丸片磨削镜片表面,从而使镜片表面凹凸层深度减少,使得镜片表面曲率半径精度或平面度进一步提高。

流程:领料→一面第一道砂挂→一面第二道砂挂→二面第一道砂挂→二面第二道砂挂→砂挂提检→流入研磨

砂挂设备:小球面单片砂挂设备;大球面单片砂挂设备。(如下图)

检测工具:中心厚度检测量具(千分尺);面精度检测(原器),如下图:

单片弹盘工艺(精磨),如下图:

多片弹盘工艺(精磨),如下图:

3. 抛光(研磨):将精磨镜片在一次抛光,这道工序主要是把外观做的更好,注:抛

光有的客户做二次抛光,第一道为粗抛,第二道为精抛,现市场大多数客户做一道工序即可。 抛光目的:

a. 去除精磨的破坏层,使镜片表面达到图面规定的外观限度要求。

b. 精修面形,达到图面规定的曲率半径R值。{满足面本数要求及光圈局部误差

(亚斯)的要求}

c. 研磨分单片研磨和多片研磨。

(以上为单片研磨示意图)

研磨的加工原理:

一. 机械磨削理论:认为氧化铈颗粒切削同CG、砂挂之金刚石颗粒切削相似。 二. 化学作用理论:玻璃凸凹层的突出峰部靠水解去除。 三. 热表面流动理论:摩擦热引起热融化流动,致使表面平滑。

四. 以上三种理论在不同程度上都有一定的正确性,基于三者的综合作用,现有提

出第四种看法,即研磨是机械、化学、和物理三种作用的错综复杂的过程。 原理:

镜片在研磨皿(聚氨酯胶制)中,沿自身轴线高速转动,同时研磨皿沿自身轴线高速转动,且来回摆动,如下图所示。通过聚氨酯中微小颗粒磨削、研磨液在镜片表面流动、镜片表面玻璃发生水解反应等原理达到去除砂挂后的凹凸层及裂纹层、使镜片表面透明光滑、精确的修正表面的几何形状的作用。

研磨工序加工设备:小球面研磨设备,大球面研磨设备。

检测工具:中心厚度检测量具;面精度检测光圈本数(原器);面精度检测As(干涉仪)

影响:

研磨机的转速和压力、机械精度、治工具、研磨粉质量、研磨液浓度、清洁度、酸碱度以及玻璃种类及精磨后的表面粗糙度等。对研磨效率和镜片外观质量都有重要影响。

4. 清洗:将抛光过后的镜片将其表面的抛光粉及残留清洗干净,防止亚克。 5. 磨边:将原有镜片外径将其磨削到指定外径。

6. 镀膜:将有需要镀膜镜片表面镀上一层或多层有色膜或其他膜。

7. 涂墨:将有需要镜片防止反光在其外缘涂上一层黑墨。

8. 胶合:将有2个R值相反大小和外径材质一样的镜片用胶将其联合,特殊工序:多

片加工(成盘加工)和小球面加工(20轴设备)线切割根据不同的生产工艺,工序也会稍有出入,如涂墨和胶合的先后次序。 ●特殊流程有很多种情况:

a. 两次芯取,即粗磨后增加一次芯取,研磨后再次芯取。 适用范围:研磨后边缘厚度小于0.3mm的镜片 目的:1. 增加研磨后的边缘厚度,减少研磨破边不良; 2.提升研磨时的光圈稳定性 b. 胶合后芯取

适用范围:客户特别之处必须交合后芯取的镜片,如果客户没有写明,则不会安排此种工艺

目的:1. 彻底去除镜片边缘余胶 2.涂黑(涂墨)后不会产生墨亮线 c. 切边镜片,切边镜片流程比较多样化。

镜片口径大(>¢20mm),切边余量大(>3mm),荒摺后切边; 镜片口径小(<¢20mm),切边余量大(>3mm),芯取后切边; 镜片口径小(<¢20mm),切边余量小(<3mm ),芯取切边一次性完成; 涂墨镜片,如果切边部不涂墨,必须涂墨后再切边 胶合镜片切边,必须交合后进行切边

研磨粉:

研磨粉是研磨工序使用的主要材料之一,它的性能及其它工艺条件的合理匹配,对研磨零件的加工效率和表面都有重要影响。

1. 大粒径的研磨粉虽然有利于机械磨削作用,但由于有效面积小,效率并不高,反之

研磨液颗粒太小,虽有效面积大,但不利于微小切削作用研磨效率亦不高。

2. 一般用比重来测量研磨浓度,设定为1.015-1.025(g/cm³)硬硝材浓度要大些,

软硝材浓度相对要小些,但也需依照镜片表面光洁度来合理调节研磨液浓度。 ● 镜片在加工过程中高速旋转是研磨液注入一定要充分,研磨粉在研磨时容易堵

塞皮孔和缝隙,应经常用铜刷或牙刷清洁研磨模。

研磨皮(聚氨酯抛光皮、抛光垫)

● 化学名称为聚氨基甲酸酯,简称聚氨酯。研磨皮是一种具有良好微孔结构,其

强度、耐磨性、耐热性均较好,其硬度和塑性适中,是一种研磨效率高,使用寿命长的研磨抛光材料。其颜色大部分为:淡黄色或肤色(多用于硬硝材)、白色(一般硝材通用)、粉红色(一般硝材通用,单片、多片均可)、红褐色或暗红色(多片或大镜盘多用)、灰色(软硝材多用)。

● 研磨皮按其薄厚尺寸分为:0.5mm、0.8mm、1mm、1.25mm、1.5mm、

2.0mm、2.5mm、3.0mm多种。一般单片加工采用薄的研磨皮(0.5mm或0.8mm),而大镜片或多片加工镜盘口径较大时宜采用厚的研磨皮。如加工平面玻璃或基板玻璃及ITO相关产品,多采用厚度1.5mm-3.0mm研磨皮,研磨效果更佳。 研磨液的PH值:

● 研磨液的PH值对研磨是十分重要的,要定期检测,一般设定PH值认为偏弱酸

较好,尤其对LaK,LaSF,SK,SF等硝材加工,对其PH值作业标准中应予规定。国内认为PH值5.8-6.5最佳。目前,市场上调节研磨液PH值最常用的为柠檬酸(C6H8O7H2O)有效的消除“水痕”与青蛙皮(橘子皮、阿拉比)等。 研磨加工的品质要求:

● 1.寸法:研磨加工所要求的寸法主要为厚度及牛顿环(光圈)的条数(R值)。 ● (1)厚度(T):主要通过研磨的时间、压力、转速来控制。 ● (2)R值:通过改变研磨皿的R值而达到规定的R值。 ● 外观(E)

不良内容有:砂目、伤痕(划伤)、斑孔(麻点)、亚克、裂损、材不(M) 牛顿环的规则程度:

● 主要由:治工具精度、机械精度、辅材(研磨液、研磨皮及机械的参数所决定)

研磨外观 不良产生的原因及克服方法 一, 砂目

产生原因 克服方法 1. 荒摺面粗、砂挂切削量不足,没有全权1.严格控制荒摺和砂挂质量,前工序破坏切削掉荒摺残留的破坏层,致研磨无法消层必须完全消除,方可流转至研磨。 除。 2. 砂挂光圈太正或太负,致研磨时间到时边缘或者中心没有磨到 3. 研磨松紧不一致,局部位置研磨不足。 3. 修整研磨皿或重新更换新的研磨皿,保持皿表面面形一致。 4.研磨皿钝化(表面太光滑),研磨液浓4.用牙刷或软的铜刷轻刷研磨皿表面后,度太低或使用太久使其磨削能力下降。 用修皿重修LAP(校正)添加新的研磨粉,调整研磨液的浓度 5.摆动幅度太小或偏芯位置太靠中心,致5.调整摆动幅度和偏移位置,让上治具与研磨削力不足 6.研磨时间不足或研磨剂选用不当 7.压力太轻或串棒没有作用在上治具上 上上治具转动灵活。 6.重新设定研磨时间和选择新的研磨粉 7.调整串棒位置和压力,使镜片能被正常磨削 8.镜片被磨削面积大,研磨液无法进入磨8.研磨皮之槽尽量开宽点,多开几槽研磨削中心。 9.治具垫纸太低,镜片未露出白塑钢 10.转速太低 二.伤痕

液的供给要充分 9.车低白塑钢或加厚垫纸 10.调高转速 2. 砂挂面形精度严格控制在规格范围内。 产生原因 克服方法 1.砂挂时间短,荒摺的破坏层还未磨掉或砂挂产生的伤痕研磨没有消除。 2.研磨皿与镜片吻合不好,研磨松紧不一致。 3.研磨皿或研磨液清洁不好,其中混有杂质。 4.用原器检查光圈时,方法不当(用力推压或灰尘未擦干净等) 1.严格控制砂挂质量,找出砂挂产生划痕的原因。 2.修整研磨皿面形,使镜片与研磨皿有良好的吻合,研磨时松紧一致。 3.刷洗研磨皿并经常清洗研磨机台,研磨液有良好的过滤,不要让脏物进入研磨液内。 4.用原器检查光圈时,先将原器及镜片表面擦拭干净,轻轻压合,出现光胶或干涉不清晰时应重新清洗表面,不可用力推拉。 5.拿取、放置镜片时存在危险动作 6.材质较软的镜片选用研磨粉不对 7.研磨皮破烂,划伤镜片或研磨皿基本露出划伤镜片。 8.流程积压,先加工面研磨粉干涸,磨完。 9.篮子选择不对或镜片方向插反 它给出了最大擦痕宽度,表格如下。

5.镜片拿取、插篮、搬运、存贮过程中按照准则操作 6.选择对应软材质的研磨皮和研磨粉,用脱脂的软布或擦拭纸擦拭镜片。 7.研磨皮使用太久 或破烂要及时更换。 8.先加工面擦拭干净插篮或排盘。 9.重现调篮或反向 擦痕、麻点检验等级是由两个代码给出的,如:10-5,20-10,80-50.第一个代码为擦痕号,

第二位数为麻点号,他给出了最大麻点直径,如表:

外观:美国标准解析

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