光学冷加工基础知识教育资料概要PPT课件

.,1,凤凰光学上海有限公司,光学冷加工基础知识新人教育资料,.,2,光学基础知识讲解目录,光学零件（镜片）概述光学镜片材料介绍镜片加工流程荒折工程简介砂挂工程简介研磨工程简介芯取工程简介镀膜工程简介粘合工程简介涂墨工程简介光学基础知识QA检查,.,3,光学零件概述,光学零件按结构和工艺特点可分为：透镜棱镜反射镜分划元件平板元件光楔等,.,4,光学零件概述,透镜：由两个折射曲面或一个曲面和一个平面所围成的透射体。作用：改变光线在光路中的运行方向，使光线产生会聚或发散效果,.,5,光学零件概述,按作用功能可分为:正透镜与负透镜(见后)按表面几何形状可分为,双凸透镜,双凹透镜,平凸透镜,平凹透镜,弯月透镜,.,6,光学零件概述,棱镜：由两个或两个以上相交的折射或反射平面所组成的透射体。作用：分光或使光线转折作用根据棱镜的结构和工艺特点，可分成多种类型。棱镜举例:直角棱镜、等腰棱镜、斜方棱镜、五棱镜、直角屋脊棱镜、等腰屋脊棱镜等,.,7,光学零件概述,透镜图样透镜图面的表示一般以镜片的光轴为中心的全部面为制图标准，如：球面之曲率半径值表示：若曲率中心在图面之右侧，R值即记入（+），反之为（）值，R绝对值大之为S面，反之为D面，,右图的曲率半径也可标示为：R1=+43.4526R2=-43.4526平面标:/PL,.,8,.,9,光学零件概述,光学零件技术条件（透镜为例）透镜形状和结构参数：曲率半径R、曲率中心位置；透镜中心厚度d、边缘厚度t；外圆直径D、有效孔径DO；倒角的位置、角度和宽度。,.,10,光学零件概述,五项透镜加工精度及表面质量技术条件：光圈数：N；局部光圈数：N；中心偏差：C；原器精度：R；表面疵病(外观)等级：B,.,11,光学零件概述,光学面形精度（N、N）标示：N-光圈符号N(-3)表示被检球面和样板（原器）标准面R值存在偏差时，所允许出现的最大干涉条纹环数（牛顿环本数）。以546nm的单色光为基准。例：当N=-3时，如上述标示则公差范围为：0本！当N=3时,则如上述标示公差范围为:+6本！当N=+3时,则如上述标示公差范围为:+60本！N-局部光圈（亚斯）表示上述干涉条纹的不规则程度（牛顿环之局部变形量），表征光学表面存在的凹坑、凸起、折断等缺陷。N和N为光学表面的面形精度指标，通过垂直于被检面方向观察获得，也可用激光干涉仪检测。设计时一般取：N=(0.10.5)N,+3,-3,.,12,光学零件概述,光学表面疵病（B）标示：B表面疵病符号，只有光学表面用，表示光学表面存在的划伤、擦痕、破点、麻点、破口等缺陷。通常也称外观，国内外大部分使用美国军标，也有用德国标准的。外观的检查均是靠目视在特定环境及光源下进行判断。,.,13,光学零件材料简介,无色光学玻璃行业内使用最多，光学常数是最主要的性能指标，也是分类及定牌号的主要依据。无色光学玻璃类型根据色散系数d的大小，无色光学玻璃分二大类18种类别：冕牌玻璃d50火石玻璃d50冕牌与火石玻璃性能特征比较,.,14,光学零件概述,光学偏心（C）C中心偏差：光轴与镜片几何轴之偏差，也常用角度表示;光轴:两轴面中心的连线称为光轴;偏心的存在会使系统产生慧差、象散的象差透镜存在偏心时，透镜的边缘厚度也有差异（边厚差t）。t=D*C/f*（n-1）加工中通过定心磨边保证偏心。一般有光学定心及机械定心二种方式,.,15,光学零件概述,镀膜：光学零件表面一般都要镀膜，镀膜要求依光学设计进行薄膜分类：增透膜、反光膜、分光膜、滤光膜、保护膜等等按结构分单层、多层大多数零件都是镀增透膜，主要参数是：中心波长0、反射率R、透过率T若为多层膜须有透过率要求的曲率线图分光曲线,.,16,光学零件材料简介,光学玻璃的构成：光学玻璃是由硅（Si）、硼（B）、磷（P）、铅（Pb）、钾（K）、钠（Na）、钡（Ba）、砷（As）、铝（Al）等多种氧化物在高温下形成复杂盐熔体，经过过冷而得到各向同性的无定形物体。硅酸盐玻璃：以二氧化硅（SiO2）为主要成分硼酸盐玻璃：以三氧化二硼（B2O3）为主要成分磷酸盐玻璃：以五氧化二磷（P2O5）为主要成分光学玻璃的熔炼过程：配料硅酸盐形成（800-900）玻璃形成（1000-1250）澄清均匀化（1400-1500）冷却（200-300）成型退火型料*澄清目的：消除气泡*均匀化目的：去除条纹*退火目的：消除内应力和校正光性（再次加热到400-600摄氏度),.,17,光学零件材料简介,环保玻璃由于健康、环保的要求，欧美已禁止使用含Pb、As的玻璃，从而产生出了许多环保玻璃，环保玻璃在光学常数上完全可达到上述含Pb、As的玻璃，而且各类物理化学性能指标应符合标准。无色光学玻璃的质量指标七项指标：nd、d与标准的允许差值nd和d在同一批玻璃中的一致性光学均匀性应力双折射光吸收系数条纹度气泡度,.,18,光学零件材料简介,无色光学玻璃的工艺性工艺性指的是玻璃可加工性的好坏、直接影响加工精度、效率及成本。1、工艺性取决于玻璃的理化特性，受玻璃的内部结构制约。玻璃内部各类氧化物含量百分比不同，表现出的工艺性也不同。2、工艺性具体指标：*化学稳定性：玻璃抵抗水溶液、潮湿空气及其它侵蚀介质如酸、碱、盐等破坏的能力。*机械性质：比重脆性抗拉、抗压强度硬度（超软FCD1/超硬S-LAL14）,.,19,3.镜片加工流程,从硝材投入到镜片完成主要工程：备料(硝材)荒折(CG)砂挂研磨芯取镀膜粘合涂墨QA检查,前工程,后工程,内部加工流程：（前工程）加工组别有:单片、多片由于设备的加工范围和镜片的特性，大流程有分：*CG砂挂D研磨D多片S*CG多片S砂挂D研磨D*CG多片S多片D*CG砂挂S研磨S砂挂D研磨D,砂挂,荒摺,研磨,硝材,芯取,涂墨,镀膜,粘合,.,20,镜片加工流程(备料),备料：在加工光学零件时，需要为光学零件预备加工所用的材料，常称为毛坯料，硝材。板料条料粗平料型料,毛坯料,.,21,4.荒折工程简介,荒折目的：将毛坯料在荒折机上进行荒折粗加工，将零件切削出与公称球面较为接近的球面，为零件的砂挂做好准备。荒折加工对象：零件的球面曲率半径、中心厚度以及表面光洁度。切削工具：筒型金刚石砂轮荒折机床：荒折机，如：CG2.0，零件加工范围：3mm80mm,.,22,荒折工程简介,上海工厂荒折机简介：使用荒折机共2种：1韩国时代机（CG2.0）2.台湾勇溢（单片机器）/（成盘加工机器）,.,23,荒折工程简介,荒折加工原理（球面荒折原理）：1.球面荒折俗称CG，即为球面创成之意。如图：,.,24,5.砂挂工程简介,砂挂工程定义：镜片加工流程：荒折砂挂研磨砂挂工程处于中间工序；相当于机械加工中的半精加工。定义：对于来料之CG完品，切除其裂层，且达至规定之表面粗糙度（外观）和面形误差（光圈N）、以及中心厚度（T）。砂挂的目的：保证零件达到抛光前所需要的尺寸精度、表面粗糙度及面形精度.磨削工具：砂挂皿砂挂机器：砂挂机主要有：下摆机、SSP、上摆机LF机、,.,25,砂挂工程简介,砂挂方法分：散粒磨料砂挂（细磨）金刚石丸片砂挂（高速砂挂）高速砂挂类型：成型法：准球心、用成形模具加工。特点：零件表面的形状和精度是依靠磨具的形状与精度来保证的；,.,26,砂挂工程简介,砂挂加工原理：设备底座马达带动主轴（砂挂皿）转动：10003000min-1；摆动马达带动工件轴(治具内镜片)左右摆动(或前后)、治具+镜片因摩擦力产生之自身转动，加以压力使镜片被砂挂皿切削，从而三者运动之复合即为球芯运动，加工出镜片表面（或球形之一部份）。,各工程特点:CG砂挂第1道（半精加工）砂挂第2道（精加工）研磨（抛光）。,砂挂液PH中心厚度抽检（自检、巡检、提检）手提式百分表砂挂丸片光圈/h抽检（自检、巡检、提检）样板、测环合皿外观（划痕、砂目等）抽检（自检、巡检、提检）目视,重点管理项目品质保证项目检查方式方法检查工具,皿基座,钻石粒,镜片,串棒,上治具,.,27,6.研磨工程简介,研磨主要机器：下摆机、SSP、上摆机、LF机等光学零件的抛光是获得光学表面最主要的工序。目的：1去除精磨的破坏层，达到规定的表面疵病要求；2精修面形，达到要求的光圈和局部光圈，最后形成透明规则的表面。研磨机理四种理论：机械磨削理论、化学作用理论、热的表面流动理论、研磨的本质是机械、化学和物理三种作用的错综复杂的过程分类：单片研磨、多片研磨；低速研磨、高速研磨。,加工第一面,砂挂完品,.,28,7.芯取工程简介,光学零件芯取：目的：校正偏心、外圆尺寸符合装配要求。定义：校正偏心的过程即为定心。是把透镜二个球面的球心调整到磨边机主轴线上，使得磨边时透镜是绕自身二个球心连线旋转，则用砂轮磨削出的外圆柱面几何轴和光轴一致。芯取的实质是把透镜的几何轴固定到光轴上。芯取加工对象：零件的中心偏（C）、外圆直径（D）、深度、跳动、倒角定心方法：光学定心法、机械定心法,主轴精度倒角、有效径抽检（自检、巡检）倒角显微镜切削液外径、深度抽检（自检、巡检）分厘卡、高度计砂轮选择/调整中心偏跳动抽检（自检、巡检）偏心仪外观（接头划伤）抽检/全检（自检、巡检）目视,重点管理项目品质保证检查方式方法检查工具,主要日本机器：馆野机、湘南机、齐田机韩国机器：光进机,芯取机,.,29,洗净机器,清洗溶剂外观目视轻拿轻放,重点管理项目品质保证检查方式方法检查工具,.,30,8.镀膜工程简介,镀膜：为了使光学零件具有所需的光学、电学、物理化学性能，可以在其表面镀上单层、双层或多层不同用途的薄膜，使其达到一定的光谱特性和其他性能。镀膜方法：真空镀膜、化学镀膜真空镀膜设备：真空镀膜机说明：1特种光学工艺2光学加工中技术含量最高、高新技术密集、投资最大、回报最高。3衡量一个光学企业的水平,真空度、温度膜色、外观多层全数检查透明胶带/目视水循环分光特性（上、中、下）曲线图分光光度计喷砂周期膜强度抽2PCS/伞试膜棒膜料膜欠抽检目视/倒角显微镜,重点管理项目品质保证检查方式方法检查工具,.,31,镀膜工程简介,薄膜的技术要求：1.增透膜的中心波长、表面反射率、透过率2.反光膜的反射率3.薄膜的表面疵病4.膜层的抗磨强度5.膜层的牢固度6.膜层的环境稳定性,机器：光驰机（AR1300/OTFC）韩一机/南光机,.,32,9.粘合工程简介,粘合目的：*改善象质*减少反射光能损失*简化复杂零件的加工*保护刻划表面,粘合：是把二块或多块零件，用光学用胶或光敏胶按一定的技术要求粘结在一起的工艺过程。,UV胶有效期外观全数检查目视冷光源强度/有效期中心偏跳动抽检偏心仪初固化/后期固化时间光圈（N/N）抽检样板、干涉仪,重点管理项目品质保证检查方式方法检查工具,.,33,10.涂墨工程简介,涂墨目的：*改善镜头象质例：鬼影等。*减少杂散光反射的影响,涂墨：是把零件的外径或面取部位，用黑色涂料进行均匀涂黑以便达到消光和特殊要求的过程。,涂料配比外观涂层厚度涂层厚度全数检查目视干燥时间/温度,重点管理项目品质保证检查方式方法检查工具,.,34,11、光学基础知识,一、光的性质a.发光体：象太阳或电灯自身能发光的“物体”叫做发光体；b.光的直线传播：发光体的光向各个方向发散。发散的光在无障碍的情况下，都沿直线传播；这种现象叫作光的直线传播；C.光的传播速度：在空气中的传播速度约为299790km/s;二、球面的作用1.凸透镜：中心比边缘厚的透镜叫做凸透镜，具有将光会聚的作用；2.凹透镜：中心比边比薄的透镜叫做凹透镜，具有将光散开的作用；三、光的反射与折射反射：水面发光，行走的汽车车玻璃的闪闪发光是因为太阳的反弹，光的反弹现象叫做反射；反射定律：入射光线与法线在同一平面上，且入射角与反射角相等；折射：光具有在同一物质（介质）中直线传播的性质。但是，如果光倾斜地从空气进入水或玻璃中时，在空气与水或玻璃的界面上，一部分光被反射，剩余部分进入水或玻璃中。这时在两种介质的界面上，进入界面后的传播方向发生了变化，此现象称为折射,.,35,光学基础知识,折射定律：a.进入水中的改变了方向的光线叫做折射光线b.在水中折射光线与法线的夹角称折射角c.入射光线、折射光线、法线在同一平面上；d.当两介质不变时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值是一定的；此比值称为第二介质（水）相对于第一介质的折射率；四、折射率a.即使同样的光,材质不同的话折射量也不一样.光的折射量用材质折射率来表示b.即使是相同的材质，光的波长（色）不同的话折射率也不一样c.所以在说某一材质的折射率时，一定要弄清楚是与哪个波长相对应的折射率五、光的波长波长：收音机的电波、红外线、紫外线等线都已被称作电磁波的横波以光的速度传播，这只不过波长不同而已。光（电磁波）的传播真空中的速度虽然是固定的，但振动频率因光的颜色而不同，由振动数除以光的