光学透镜的加工流程.docx

光学冷加工工序第1道：铣磨，是去除镜片表面凹凸不平的气泡和杂质,(约0.05-0.08)起到成型作用.第2道 精磨，是将铣磨出来的镜片将其的破坏层给消除掉,固定R值.第3道 抛光，是将精磨镜片再一次抛光,这道工序主要是把外观做的更好。第4道 清洗，是将抛光过后的镜片将其表面的抛光粉清洗干净.防止压克.第5道 磨边，是将原有镜片外径将其磨削到指定外径。第6道 镀膜，是将有需要镀膜镜片表面镀上一层或多层的有色膜或其他膜第7道 涂墨，是将有需要镜片防止反光在其外袁涂上一层黑墨.第8道 胶合，是将有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跟轴)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。玻璃镜片抛光工艺用抛光机和抛光粉或抛光液一起下进行抛光要设定抛光时间,压力等参数. 抛光后要立即进行清洗可浸泡,否则抛光粉会固化在玻璃上,会留有痕迹的.1.抛光粉的材料 抛光粉通常由氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锆、氧化铬等组份组成，不同的材料的硬度不同，在水中的化学性质也不同，因此使用场合各不相同。氧化铝和氧化铬的莫氏硬度为9，氧化铈和氧化锆为7，氧化铁更低。氧化铈与硅酸盐玻璃的化学活性较高，硬度也相当，因此广泛用于玻璃的抛光。 为了增加氧化铈的抛光速度，通常在氧化铈抛光粉加入氟以增加磨削率。铈含量较低的混合稀土抛光粉通常掺有38的氟；纯氧化铈抛光粉通常不掺氟。 对ZF或F系列的玻璃来说，因为本身硬度较小，而且材料本身的氟含量较高，因此应选用不含氟的抛光粉为好。2.氧化铈的颗粒度粒度越大的氧化铈，磨削力越大，越适合于较硬的材料，ZF玻璃应该用偏细的抛光粉。要注意的是，所有的氧化铈的颗粒度都有一个分布问题，平均粒径或中位径D50的大小只决定了抛光速度的快慢，而最大粒径Dmax决定了抛光精度的高低。因此，要得到高精度要求，必须控制抛光粉的最大颗粒。3. 抛光粉的硬度 抛光粉的真实硬度与材料有关，如氧化铈的硬度就是莫氏硬度7左右，各种氧化铈都差不多。但不同的氧化铈体给人感觉硬度不同，是因为氧化铈抛光粉通常为团聚体。当然，有的抛光粉中加入氧化铝等较硬的材料，表现出来的磨削率和耐磨性都会提高。4. 抛光浆料的浓度抛光过程中浆料的浓度决定了抛光速度,浓度越大抛光速度越高。使用小颗粒抛光粉时，浆料浓度因适当调低镜片抛光光学镜片经过研磨液细磨后，其表面尚有厚约 23 m 的裂痕层，要消除此裂痕层的方法即为抛光。抛光与研磨的机制一样，唯其所使用的工具材质与抛光液 (slurry) 不同，抛光所使用的材料有绒布 (cloth)、抛光皮 (polyurethane) 及沥青 (pitch)，通常要达到高精度的抛光面，最常使用的材料为高级抛光沥青。利用沥青来抛光，是藉由沥青细致的表面，带动抛光液研磨镜片表面生热，使玻璃熔化流动，熔去粗糙的顶点并填平裂痕的谷底，逐渐把裂痕层除去。目前抛光玻璃镜片所使用的抛光粉以氧化铈 (CeO2) 为主，抛光液调配的比例依镜片抛光时期不同而有所不同，一般抛光初期与和抛光模合时使用浓度较高的抛光液，镜片表面光亮后，则改用浓度较稀的抛光液，以避免镜面产生橘皮现象 (镜片表面雾化)。抛光与研磨所用的运动机构相同，除了抛光的工具与工作液体不一样外，抛光时所需环境条件亦较研磨时严苛。一般抛光时要注意的事项如下：抛光沥青的表面与抛光液中不可有杂质，不然会造成镜面刮伤。抛光沥青表面要与镜片表面吻合，否则抛光时会产生跳动，因而咬持抛光粉而刮伤镜片表面。抛光前必须确定镜片表面是否有研磨后所留下的刮伤或刺孔。抛光工具的大小与材质是否适当。沥青的软硬度与厚度是否适当。抛光的过程中必须随时注意镜片表面的状况及精度检查。透镜表面瑕疵的检查，因为检测的过程是凭个人视觉及方法来判断，所以检验者应对刮伤及砂孔的规范有深刻的认知，要经常比对刮伤与砂孔的标准样版，以确保检验的正确性。光学冷加工工艺资料的详细描述（工艺过程老化）1. 抛光粉1.1 对抛光粉的要求a. 颗粒度应均匀，硬度一般应比被抛光材料稍硬；b. 抛光粉应纯洁，不含有可能引起划痕的杂质；c. 应具有一定的晶格形态和缺陷，并有适当的自锐性；d. 应具有良好的分散性和吸附性；e. 化学稳定性好，不致腐蚀工件。1.2 抛光粉的种类和性能常用的抛光粉有氧化铈（CeO2）和氧化铁（FeO3）。a. 氧化铈抛光粉颗粒呈多边形，棱角明显，平均直径约2微米，莫氏硬度78级， 比重约为7.3。由于制造工艺和氧化铈含量的不同，氧化铈抛光粉有白色（含量达到98% 以上）、淡黄色、棕黄色等。b. 氧化铁抛光粉 俗称红粉，颗粒呈球形，颗粒大小约为0.51微米，莫氏硬度47 级，比重约为5.2。颜色有从黄红色到深红色若干种。 综上所述，氧化铈比红粉具有更高的抛光效率，但是对表面光洁度要求高的零件，还是使用红粉抛光效果较好。2. 抛光模层（下垫）材料 )常用的抛光模层材料有抛光胶和纤维材料。 2.1 抛光胶 抛光胶又名抛光柏油，是由松香、沥青以不同的组成比例配制而成，用于光学零件的精密抛光。2.2 纤维材料 在光学工件的抛光中，若对抛光面的面形精度（光圈）要求不高时，长采用呢绒、毛毡及其它纤维物质作为抛光模层的材料。3. 常用测试仪器 光学零件的某些质量指标，如透镜的曲率半径、棱镜的角度，需要用专门的测试仪器来测量。常用的仪器有：光学比较侧角仪、激光平面干涉仪、球径仪和刀口仪等。4. 抛光 在抛光过程中添加抛光液要适当。太少了参与作用能够的抛光粉颗粒减少，降低抛光效率。太多了，有些抛光粉颗粒并不参与工作，同时也带来大量液体使玻璃边面的温度下降，影响抛光效率。抛光液的浓度也要适当，浓度太低，即水分太多，参与工作的抛光粉颗粒减少并使玻璃表面温度降低，因此降低抛光效率。浓度太高，即水分带少，影响抛光压力，抛光粉不能迅速散布均匀，导致各部压力不等，造成局部多磨，对抛光的光圈（条纹）质量有影响。而且单位面积压力减少，效率降低，抛光过程中产生的碎屑也不能顺利排除，使工件表面粗糙。一般是开始抛光时抛光液稍浓些，快完工时，抛光液淡些，添加次数少些，这有利于提高抛光效率和光洁度。另外，一般认为抛光液的酸度（pH值）应控制在68之间，否则玻璃表面会被腐蚀，影响表面光洁度。 在抛光过程中检查光圈（条纹）时，如不合格，可以通过调整抛光机的转速和压力、工件与模具（抛光机下盘）的相对速度、相对位移、摆速和修整抛光模层等方法进行修改。a.提高主轴转速，能增加边缘部位与上模接触区域的抛光强度。经验证明，若速度过高，抛光表面温度升高，从而使抛光模层硬度降低，影响修改光圈（条纹）的效果。b.增加荷重以加大压力时，可提高整个抛光模和工件间接触区域的抛光强度，也将使抛光表面的温度升高，降低抛光模层的硬度。c.加大铁笔（上盘主轴）的位移量，可使上盘的中间部位和下盘的边缘部位同时得到修整。d.加大摆幅长度，增加摆轴速度会使上盘的中间部位和下盘的边缘部位加速抛光。e.刮槽是减少开槽部分的压力承受面和摩擦面，因此抛光下盘在开槽部分的抛光效力降低。反之，未开槽部分的抛光效力有所增大。均匀开槽时，能使抛光下盘的流动性适合与工件表面的曲率。同时，既能使抛光液含量增加，容易渗入抛光下盘面而增加抛光效力，又能减轻抛光机传动负荷。综上所述，为了控制和稳定抛光条件，工作场地应保持较为稳定的温度（25C左右）和湿度（相对湿度为6070%）。研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响 光学玻璃腐蚀是伴随着光学玻璃抛光及抛光下盘以后的全过程,它受抛光粉及抛光用水的酸碱度以及抛光液使用时间延续趋于呈碱性及周围环境中潮湿空气、酸性气体等因素影响而产生的一种化学腐蚀。因此,可以认为光学玻璃腐蚀是一个化学过程,如果仅仅停留在抛光下盘以后,采用若干防护措施,显然是不够的。应在抛光过程中就采取必要的防护措施。 、等光学玻璃在抛光过程中及抛光下盘以后的腐蚀问题,长期以来一直影响着这些光学玻璃零件的加工质量和生产效率。通过对光学玻璃在抛光过程中稳定性课题的研究和生产实验,研制并筛选出比较理想的光学玻璃抛光添加剂;即在这些化学稳定性差的光学玻璃抛光液中,添加适当的值调节剂及表面稳定剂,减少了、等系列化学稳定性差的光学玻璃在抛光过程中的腐蚀问题,显著提高了抛光表面质量和合格率,并进一步提高了光学玻璃零件加工的效率和效益及其工艺技术水平.一、引言光学玻璃腐蚀是伴随着光学玻璃抛光及抛光下盘以后的全过程,它受抛光粉及抛光用水的酸碱度以及抛光液使用时间延续趋于呈碱性及周围环境中潮湿空气、酸性气体等因素影响而产生的一种化学腐蚀。因此,可以认为光学玻璃腐蚀是一个化学过程,如果仅仅停留在抛光下盘以后,采用若干防护措施,显然是不够的。应在抛光过程中就采取必要的防护措施。随着中高档光学仪器需求量的增加,、 等化学稳定性差的光学玻璃应用比较普遍,因此,光学玻璃在加工过程中的腐蚀问题,显得更为突出。光学玻璃的腐蚀是一个化学过程。依照光学玻璃在抛光过程中的化学作用这一基本思路,除选择合理的工艺参数外,对光学玻璃在抛光过程中产生腐蚀问题采取积极的防护措施:即在抛光液中添加适当的值调节剂和表面稳定剂,为光学玻璃抛光创造一个良好的工艺条件;再在抛光下盘以后,采取若干防护措施,提高化学稳定性差的光学玻璃防腐蚀的可靠性,基本上可解决与光学玻璃加工相伴而行的化学腐蚀问题,取得较好的效果。二、光学玻璃腐蚀及其表象光学玻璃的耐水性及耐周围环境酸、碱等不同介质的侵蚀,主要取决于光学玻璃化学稳定性,这与不同光学玻璃组成结构及2的含量有关。但在光学玻璃抛光过程中的腐蚀,更直接原因则是受抛光液的酸、碱性的影响;抛光下盘以后,则是受周围潮湿空气及带酸性气体等因素的影响。玻璃的水解作用,可以看成是水与玻璃表面硅酸盐发生水合和水解作用反应,使玻璃表面碱金属或碱土金属离子置换出来,结果在玻璃表面形成硅酸凝胶、氢氧化物、碳酸盐等。即23+22=23+2 2+2=23+2 3+22=23+()2溶液呈现碱性时形成的硅酸凝胶薄膜减缓水的侵蚀作用。但硅酸凝胶薄膜往往呈多孔状或因龟裂而产生裂纹,于是富集在溶液中的碱就会进一步侵蚀玻璃的网络体,使玻璃结构遭到破坏。如果2含量高,形成的硅氧四面体4相互连接程度大,键数多,键能强,网络结构坚固,不易被水侵蚀。因此,2含量高的光学玻璃化学稳定性就好;反之2含量低,而碱金属或碱土金属氧化物含量高的光学玻璃化学稳定性就差,极易被腐蚀。腐蚀的结果:轻则改变玻璃表面组成,产生氢氧化物、硅酸凝胶,甚至碳酸盐的覆盖物;重则玻璃的网络结构遭到腐蚀破坏。这里以腐蚀现象严重的6、3等光学玻璃为例: 6、3这两种光学玻璃2的含量均在30%左右,同时耐水性差、的含量大大超过一般光学玻璃,它本身的组成结构就决定其化学稳定性差。6光学玻璃的含量高达65%以上,玻璃的耐水性显著降低,这就可能在抛光过程中受水或抛光下盘以后受潮湿空气侵蚀,其表面则有()2生成。即3+2=()2+23()2是一个很弱的碱,或者说是一个两性化合物,在水中溶解度极小,属微溶性化合物,水解溶液中-离子很少。因此,玻璃遇水后腐蚀缓慢,情况并不严重;但受还原性物质3的影响,这类高铅玻璃表面出现“铅膜”,玻璃表面呈昏暗的雾状膜.3光学玻璃的含量高达46%以上,11光学玻璃的含量高达48 9%,这些玻璃的耐水性显著降低,这就可能在抛光过程中受水或抛光下盘以后吸收带有酸性气体的潮湿空气而受到侵蚀,使+离子产生易溶于水或酸性的物质;这类玻璃水解时有()2生成。3+ 22=()2+23()2+23(2+2)=3+ 22()2是一个比()2更强的碱,在水中溶解度也比 ()2较大,这就意味着、的玻璃水解溶液中有大量的-离子存在,而-离子对玻璃网络体中的-键进行亲核+- -进攻,使键断裂。同时,玻璃水解后氢氧化物吸收空气中或水中的2,则生成碳酸盐2+2=3+2这时和3溶液也构成对玻璃的腐蚀,特别是由于3的反常现象,对玻璃的腐蚀更为严重,并破坏玻璃立体的网络结构。同时,在抛光过程中由于玻璃的不断水解,产生出来的碱使抛光液的值不断上升,化学稳定性差的光学玻璃使抛光液的值上升更快,有时甚至达到值8 59的平衡值。抛光液呈碱性后有大量的-离子存在,也就产生前述的-离子对玻璃网络结构中的-键的亲核进攻,使键断裂,玻璃主体的网络结构受到破坏,造成玻璃的严重腐蚀。如前所述,水对玻璃的腐蚀过程中把玻璃中的碱金属或碱土金属离子置换出来,在生成氢氧化物的同时玻璃表面也生成硅酸凝胶或碳酸盐等。它们在玻璃表面形成不规则的厚薄不均的干涉薄膜或斑痕,在反射光下有的形状与颜色像飘浮在水面上的“油斑”,有的似天空中灰薄云层的“暗斑”“水印”或“灰路子”“白斑”等等。这些薄膜或斑痕表象各异,叫法不同,但都是光学玻璃抛光表面受水、酸、碱等介质不同程度侵蚀的结果。据认为:青色斑点是基于玻璃表面各种金属离子(如+、+、+等)的逸出而形成不规则的多孔性的硅酸薄膜,有时也有极小量的各种金属离子盐类的微晶。由于表面厚度的不均匀性产生不同的干涉颜色,甚至呈现彩虹色膜。而白色斑点则是基于玻璃表面各种金属离子(如+、+、+、+、+等)逸出形成硅酸薄膜的同时,还有大量的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等微小结晶生成。当把玻璃表面的白斑去掉以后,它下面则又可以看到青斑了。可以认为:光学玻璃在抛光过程中或抛光下盘以后,在它表面出现的油膜或斑点是由于玻璃受水或其它介质侵蚀而在玻璃表面产生的硅酸凝胶、氢氧化物、碳酸盐等的覆盖物。就其本质而言,这是一种化学腐蚀现象。三、光学玻璃在抛光过程中的防护措施根据以上讨论,光学玻璃受腐蚀的程度,可以归结为:光学玻璃的组成结构,构成玻璃材料本身的化学稳定性及当时所处的环境,即接触的水、酸、碱等介质这两个主要因素。而要改变光学玻璃组成结构,以改善其物理化学性能,势必影响其光学性能,这就失去采用此类玻璃的实际意义了。只有在加工过程中改善其外部条件才是可行的。在抛光过程中由于抛光液的酸碱性或抛光液使用时间的延续抛光液呈碱性等情况,都是可能的。依照光学玻璃在抛光过程的化学作用的基本观点,认为抛光液的值呈现弱酸性和中性对玻璃的腐蚀甚小,有利于提高抛光速率和表面粗糙度;但随着抛光过程的延续,抛光液连续使用时间过长,其抛光液的 值呈上升趋势,即呈现碱性。这是因为玻璃中的碱金属或碱土金属离子不断溶入抛光液。高速抛光的抛光液循环使用比较明显。即使古典法抛光、用毛笔蘸点抛光液后的残液不断带进抛光液中,其抛光液的值也是上升趋势。抛光液值的变化,特别是抛光液值的升高对玻璃抛光是十分不利的。实际生产中通常选用的抛光液值在67之间,有利于玻璃的水解,有较高的抛光速率;但也因光学玻璃的材质而有所不同。因此,选择合适的抛光液添加剂,使抛光液的值在较长时间里维持在适当的范围内,以保证光学玻璃抛光的正常进行是防止光学玻璃在抛光过程中受腐蚀的一个重要措施。为了保证光学零件抛光表面的质量,对那些耐酸性差的光学玻璃,把抛光液的值调节在78之间。如含较高的光学玻璃,它耐酸性较差,即钡玻璃的耐碱性较好,所以在弱碱性的抛光液中进行抛光比较合适。对那些耐碱性较差的光学玻璃,把抛光液的值调在66 5之间。如含量较高的光学玻璃耐碱性较差,但耐酸性好,所以在呈弱酸性的抛光液中抛光比较合适。以及含2较高的光学玻璃,它耐碱性较差,而耐水性、耐酸性较好,其抛光液的值调在67之间比较合适。无论冕牌光学玻璃还是火石光学玻璃其抛光液的值处于5 86 8之间都有较高的抛光速率。当抛光液值高于7 5以后,抛光速率明显下降。这是因为抛光液呈弱酸性时,有利于玻璃的水解进行;其值升高以后,甚至达到水解平衡值,玻璃的水解速度减慢,硅酸胶体易于稳定不利于抛光。这是因为:抛光液呈弱酸性时,有利于水解进行,即玻璃中的+、+、+等离子与水中的+离子发生交换反应,这时玻璃的水解反应对抛光速率起了特殊的促进作用;当抛光液值偏碱性时,玻璃中碱金属的 +、+等离子和碱土金属+、+等离子不易从玻璃中析出,而阻碍玻璃的水解反应,并直接影响硅酸胶体的稳定性。因为硅胶易溶于碱性溶液,在碱性溶液中就能较稳定的形成胶体状态。但硅胶不易溶于酸性溶液,这使硅酸胶体虽结成大颗粒沉淀,这样无疑是对抛光不利的。所以抛光液的值高时,则硅胶稳定,不利于抛光。为了使抛光液的值稳定在一个合适的范围内,3?62、3?72、 3?62、(3)3?62、(3)2?62都有使弱碱性溶液恢复至中性和弱酸性的能力,其中3?62和3?72、(3)2?62的效果都很好。在外界碱量大大超过稳定剂中和碱量的情况下,它们仍能控制抛光液的值在中性附近。混合氯化稀土(3?62)加入抛光液中,它不断水解产生+离子,中和了玻璃水解而产生的-,水解平衡后产生多余的+离子,因而使得抛光液的值维持在中性或弱酸性。锌盐(3)2?62)或铝盐加入抛光液中,它不仅提高了玻璃的抛光效率,它维护抛光液呈中性作用。除水解产生的+离子外,还有一个重要作用,就是锌盐或铝盐在抛光液中有可溶性碳酸盐时,可促使锌盐或铝盐的完全水解,生成相应的氢氧化物,其反应为+2+2= ()2+2而()2是一个两性化合物,当抛光液呈酸性时,表现为弱碱性;当抛光液呈碱性时,则表现为酸性,能起到自动调节值的作用。这时由于有下列平衡+2-碱性()2=2+酸性+=2+3-碱性()3=+酸性+-2+2并且它们更具应用的广泛性,在抛光液中加入一定量的锌盐或铝盐能使抛光液的值接近中性,保持抛光液值的稳定性。同时,当抛光液呈现碱性时有=2或-2存在,还能抑制碱性溶液对光学玻璃的侵蚀作用,并提高了抛光效率,是光学玻璃抛光的良好添加剂。四、光学玻璃抛光下盘后的处理玻璃对水的亲和力大,表面吸湿性强,最容易吸收的便是水。特别是刚刚抛光下盘后的光学玻璃表面留有不饱和化学键,具有很高的活性,极易吸收水份并与之发生反应。所以微量的水份及酸性气体对玻璃表面是十分有害的,化学稳定性差的光学玻璃对此非常敏感。这与在酸性条件下进行抛光的情况是截然不同的。玻璃的吸湿性很强,因此,刚抛光下盘后的光学零件应立即用无水的乙醇、乙醚混合液擦拭干净,并在红外灯下烘干,涂上有机硅增水膜层,烘干固化后再涂上中性保护漆。无水乙醇收敛玻璃表面水份的能力较强,有无水乙醚的存在也极易挥发;烘干后,除去玻璃表面的湿存水,否则即使很高的烘烤温度也难以除去玻璃表面的水份。硅有机化合物或其单体能在玻璃表面形成有机基团和硅氧烷群结合的有机硅氧薄膜和聚合硅氧膜2。 在玻璃表面产生一定的烷基定向效应,形成一种有机硅氧膜。这种憎水膜可以借助于玻璃硅有机化合物的公共硅氧键而联结起来,起到屏障保护作用。即玻璃表面光学玻璃抛光下盘后使用的憎水膜,一般为三烷基氧基硅烷3(),使亲水的玻璃表面改变成憎水的玻璃表面,阻止空气中的水份或酸性气体的侵蚀。基于以上机理,采用十二烷基三甲氧基硅烷(49#防雾剂)配成适当浓度的无水乙醚溶液作为光学零件的防腐蚀材料.十二烷基三甲氧基硅烷经逐步水解缩合,产生如下反应1225(3)3 +21225+33它具有长链的烷基1225,有一定的定向效应,能在玻璃表面形成紧密的烷基覆盖层。同时也具有硅醇结构,能与玻璃表面起化学反应,经充分交联使膜层牢固的结合起来,有效的阻止空气中的水份或酸性气体的侵蚀。光学玻璃抛光下盘以后涂中性保护漆。除有上述的补充作用外,主要是为了保护玻璃抛光表面免受擦伤。但一般保护漆具有酸性(如虫胶漆)或溶剂具有毒性(如苯、香蕉水等)或腐蚀玻璃或对操作人员有害。我们研制的中性保护漆避免了上述缺点。它是以热塑性酚醛树脂为成膜物质,添加聚乙烯醇缩丁醛和硅有机化合物以改善酚醛树脂的脆性和吸湿性。用无水乙醇为溶剂,配制成适当浓度,便于涂敷和成膜,形成膜层对玻璃抛光表面有较好的附着性和防护能力,并便于清洗。 _hq.R)r 0h五、结束语从玻璃的腐蚀机理出发,依照光学玻璃在抛光过程中的化学作用,对、等化学稳定性差的光学玻璃在其抛光液中添加适当的值调节剂及表面稳定剂,在抛光过程中抑制玻璃腐蚀的可能性。使这几种光学玻璃抛光表面一次合格率从0%10%左右分别提高到75%85%左右。即使在高温高湿条件下,其一次合格率也能稳定在75%以上。同时提高抛光速率近2倍;并提高玻璃抛光表面的粗糙度及“亮度”。抛光下盘以后,可存放数天或10多天时间,便于零件运转和下道工序加工。在抛光下盘以后,再作若干补充防护措施,更为可靠。这项有理论、有实践、可操作的对化学稳定性差光学玻璃抛光过程中的防护措施,进一步提高了光学冷加工的效率和效益及其工艺技术水平。 抛光常见疵病产生原因及克服方法 印迹1)抛光模与镜盘吻合不好出现油斑痕迹2)玻璃化学稳定性不好3)水珠、抛光液、口水沫等未及时擦拭干净克 服 方 法1)选用合适的抛光胶,修刮或对改(聚胺脂)抛光模使之吻合2)抛光中产生的印迹可以选用适当的添加剂;而完工后产生的印迹可以保护3）避免对着工件讲话,如下盘擦不干,应擦净,对化学稳定性不好玻璃还应烘光圈变形1)粘结胶粘结力不适2)光圈未稳定既下盘3)刚性盘加工时,刚盘使用时间较长未检测(沉孔脏或变形)4)刚性盘加工时被加工工件外圆偏大,上盘方法不当等克 服 方 法1)光圈变形主要发生在较薄的零件或不规则的零件,应采用适当的上盘方法2)应按工件大小给予一定的光圈稳定时间3)刚盘定期进行检测和修正 4）严格按工艺和上盘操作规程加工麻点产 生 原 因1) 精细磨、抛光时间不够2) 精细磨面立不均匀或中间与边缘相差大3)有粗划痕抛断后的残迹4)方形或长方形细磨后塌角5)零件在镜盘上由于加工造成走动6) 精细磨面形误差太大,尤其是偏高,易造成边缘抛光不充分7) 抛光模加工时间过长或抛光液使用时间长而影响抛光效率 克 服 方 法1) 精细磨应除去上道粗砂眼, 抛光时间应足够2) 精细磨光圈匹配得当,应从边缘向中间加工3)发现后应作出标识单独摆放或重抛4)用开槽平模细模、添加砂要均匀5)选用适当的粘结胶，控制工序温度和镜盘忽冷忽热, 粘结胶厚度应符合标 准6)精细磨各道光圈匹配应严格按工艺操作指导卡操作7)更换抛光皮及抛光液的各项指标(比重、PH值等)周期性管理划痕产 生 原 因1)抛光粉粒度不均匀或混有大颗粒机械杂质2)工房环境不洁净3)抛光材料(抛光胶或聚胺脂及粘贴胶等)不洁4)擦布不洁及操作者带入灰尘5)精细磨遗留划痕未抛掉或清洗不彻底6)检查光圈工件或样板不干净、方法不当7)抛光材料(抛光胶或聚胺脂)偏硬、使用时间长表面起硬壳或边缘有干硬堆积物8)抛光模与镜盘不吻合9)辅助工序（下盘、清洗、周转、保护漆未干等）造成 克 服 方 法 1)选用粒度均匀和与玻璃材料对应抛光粉 2)做好“5S”工作 3)保管好所需用品 4)擦布清洗保管及操作者穿戴好工作服和帽子 5)应自检 6)正确使用样板 7)选用合适抛光材料(抛光胶或聚胺脂)，周期更换，对改或修刮抛光模 8)对改或修刮、重新制作抛光模 9)按各辅助工序操作规程加工光学冷却液在光学加工中的作用 在光学冷加工中，使用冷却液的目的是对金刚石磨削工具进行冷却，以带走光学玻璃加工过程中的热量，保证光学冷加工的顺利进行，但对这一目的，在使用水或其它有机液体作为冷却介质后，基本上都可以达到要求，尤其是使用水介质，成本低廉，冷却效果也十分理想。但是如果在光学冷加工中用自来水来冷却，可以肯定地说，其加工是低效率的，因为金刚石工具无法发挥其最大的工作效率，因此冷却液的核心作用是与金刚石工具协调作用，保证金刚石工具能将自身的磨削效能发挥到极至，同时较高质量的冷却液还能带来高质量的加工表面，减少对光学玻璃的浸蚀，降低抛光后水印和霉菌的产生。当然好的冷却液还应该具有较好的缓蚀性能，没有气味和不污染环境及其它影响健康的不利因素。1 光学冷却液的缓蚀性能 水与光学冷加工设备接触后，将直接导致设备的锈蚀，因此冷却液的缓蚀性能是冷却液最基本的技术要求。根据光学冷加工设备常用的材料，应该对铸铁、普通钢板、铝件或铜件具有缓蚀作用。质量较差的冷却液往往会加速设备腐蚀，降低冷加工设备的使用寿命，从而增加生产成本。2 光学冷却液对金刚石工具的致锐性能 为了使光学冷却液具有我们所需要的性能，我们在自来水中加入了某些特性物质，比如一定量的金属缓蚀剂，表面活性剂，适宜的润滑剂等物来组成冷却液的配方，它们的引入往往会带来我们不需要的一些现象，比如：泡沫、气味、对皮肤的过敏或刺激、对设备的腐蚀、毒性等，这些现象的强弱或大小，直接影响了冷却液的综合性能。2.1 光学冷却液在冷加工中与金刚石磨具的协调作用 高效光学冷加工一般分为铣磨（粗磨），精磨，和抛光三个阶段，各阶段所采用的工艺参数、辅料直接影响了光学加工的效能。在铣磨（粗磨），精磨或超精磨过程中，冷却液的作用不可小觑。 用金刚石铣磨轮或钻石粒（丸片）加工光学玻璃一般分为三个阶段，即预磨、主磨削和光刀阶段。根据各个阶段的目的，冷加工设备由继电器控制调压阀来调节气压的大小和磨削时间。在预磨阶段，由于磨具与玻璃之间吻合不好，施与低压可防止冲击而使金刚石磨盘的丸片脱落或使镜盘工件打坏。在这一阶段，由于金刚石工具与被加工光学元件处于低压接触磨削状态，此时金刚石对光学玻璃的磨削量很小，而同时，粗糙的玻璃表面对金刚石工具基体也产生磨削，作用的结果就是在金刚石工具的工作面上形成一个破坏层，这个破坏层由镶嵌在基体中的金刚石小颗粒、合金基体的小突起和被吸附的基体粉末、金刚石粉、玻璃粉等。此阶段是金刚石工具被致锐的阶段，也是冷却液发挥作用的主要阶段，在此阶段，冷却液的作用是使吸附在工具表面的金属基体微小颗粒和玻璃粉脱离工作面，从而增加了金刚石露出基体的高度，为主磨削作好准备。在主磨削阶段，由于光学玻璃粗糙度逐渐变小，它与金刚石工具的接触面积增大，在主磨削高压挤压磨削状态下，在工作面将产生高热量，此时，磨具工作面由于压力和热量的作用，在预磨阶段产生的金属基体小突起将产生塑性变形，突出基体的金刚石微粉也被挤压而产生位移，被塑性变形的基体金属重新包覆起来，在预磨阶段被吸附的基体颗粒有可能被重新熔入基体，增加了金刚石微粉被包覆的程度，这种现象某些文献将之称为金刚石工具的 “腻塞”，导致的结果就是金刚石工具的切削力下降。在光刀阶段，压力变小，光学件表面粗糙度得到进一步的降低。2.2 冷却液在磨削中与金刚石工具的协同作用 根据上述分析，冷却液最主要的作用就是将在精磨预磨阶段产生的基体粉末最大量地吸附或溶解到冷却液中，从而减少金刚石工具的 “腻塞”现象，以保证金刚石工具的切削力，如何达到这个目的呢？通常的看法有：一是化学络合（配合） 在磨削过程中由于热量和空气的作用，基体金属有部分原子被氧化变为金属离子，适宜的络合剂会与这些离子被络合而脱离磨具工作面。二是化学腐蚀 从理论上讲，有一定的道理，但是，它往往还与化学反应的速率有关，应该说，它只起到辅助作用，因为，相较于机械摩擦来说，受所选用的化学物质的限制，它的反应速率要慢得多。然而上面的两种认识往往难于使冷却液达到所需要的性能，更深层次的认识是解决光学冷却液切削性能的技术核心。2.3 冷却液中化学物质的选用与作用作为冷却液配方物质的选择，其原则是：无毒、无味、不起跑（或低泡），对皮肤刺激较小，对环境无污染，当然这只是一种原则，因为为了兼顾材料的使用性能，往往难于达到每种材料都能满足我们的要求，试验中往往以综合性能来对选用物质进行取舍。2.4 冷却液的寿命冷却液在精磨加工中，切削力会缓慢下降，直到不能满足加工要求。连续加工的时间或加工的玻璃件数就是冷却液的寿命。切削力的下降可以理解为有效物质的消耗，从而使其作用下降。光学冷却液的使用寿命是衡量冷却液性能的另一个重要标准。 3 结论光学冷却液在光学冷加工中具有十分重要的作用，其选用直接影响了光学冷加工的效能，最高性价比是选用光学冷却液的最重要的原则。金刚砂 1891年，美国人阿切逊将粘土和焦炭混合后放在一个铁钵中，企图用电弧将碳转化为金刚石。但结果是，在电极附近发现了闪闪发光的六方形晶体，它与天然金刚石的立方八面体不同。阿切逊认为这可能是碳和粘土中的氧化铝反应而生成的新化合物。由于自然界中有一种氧化铝矿物称为刚玉，于是他把碳和刚玉两个英文单词连起来作为这一新化合物的名称，中国学者将其译成“金刚砂”。后来人们知道这种化合物是由粘土中的二氧化硅与碳在高温下反应生成的碳化硅。晶胞为面心立方结构，每个晶胞含有4个C原子4个Si原子。与金刚石结构类似。 碳化硅硬度仅次于金刚石、碳化硼和立方氮化硼，在无机材料中排行第四。目前已能通过热压烧结法制得高致密度的碳化硅。它具有很高的强度及良好的抗氧化性能，在高温下不变形，可作为高温燃气轮机上的涡轮叶片，也可作耐磨的密封材料，还可作火箭尾喷管的喷嘴及轻质的防弹用品等。金刚砂，SiC，学名碳化硅。纯的是无色晶体。密度3.063.20。硬度很大，大约是莫氏9度。一般的是无色粉状颗粒。磨碎以后，可以作研磨粉，可制擦光纸，又可制磨轮和砥石的摩擦表面。由砂和适量的碳放在电炉中加强热制得。 天然金刚砂又名石榴子石，系硅酸盐类矿物。经过水力分选，机械加工，筛选分级等方法制成的研磨材料。生产使用历史悠久，古代我国就有使用金刚砂研磨水晶玻璃，各种玉石的史例。十九世纪四十年代又远销东洋。分粗目，中目，细目三大类。其中粗目为黑红色，中目为淡红色，细目为红白色，各种目数粒度均匀，颗粒形状均一，成棱叫角晶体，有锋利的边缘，磨削力高。供石材类工业研磨大理石及其它软质材料。玻璃类工业研磨玻璃毛边，电视机显像管，光学器械，镜片，棱镜，钟表用玻璃等。金属类工业喷砂，除锈，研磨。印刷工业研磨胶版，以及轻工业加工塑样，皮革，砂纸等用途。用途：（1）对硅片、光学镜头 、精密仪器仪表、抛光玻壳、玻璃器皿、陶瓷石料、皮革、塑料、金属机件能提高光洁度（2）可喷砂切割，是制造砂轮、油石、砂布、砂的必须原料（3）可作为修筑高速公路路面、飞机跑道、耐磨橡胶、工业地坪.防滑油漆等尚佳的耐磨材料（4）可作化工、石油、制药、水处理过滤的介质和钻井泥浆加重剂。（5）对电镀、核污染的防护具有良好的效果（6）是水洗厂牛仔服喷砂车间用砂.水切割行业优质的配砂 天然金刚砂的磨削力略低于电炉白刚玉，但其任性强，具有介壳状段口之特性，其优点是磨件的光洁度高，砂痕少而浅。磨面细而均匀，可提高产品质量，为本品的独特之处。天然金刚砂的研磨时间短，效益高，价格低廉，可弥补寿命短的不足。 测定矿物的硬度，通常是把两种矿物对划，看那种矿物被划伤，以此来确定矿物的硬度。具体做法是选择10种“标准矿物”，先用互相刻划的方法分别确定出110个硬度等级，以后便用这些标准矿物来刻划待测矿物，通过比较来确定后者的硬度。硬度1为最软，硬度10为最硬。用这种方法测定的硬度，按照提出此方法的科学家的姓氏，叫做“莫氏硬度”。如果没有特别说明，谈到硬度，多半指的就是“莫氏硬度”。另外也有用绝对标准来测定矿物的绝对硬度的方法，例如“努普硬度”。这种方法是在尖形金刚石的上方加上重量，用尖头挤压待测矿物，然后测量在矿物表面所形成的压痕的大小和所施加的压力（单位为千克/毫米2，通常表示为“HK”）。由于这种方法测出的是绝对硬度，所得的数值增加一倍，硬度也增加一倍。不过，这种测定硬度的方法对所测矿物有较大损伤，一般不大使用。钻石的硬度为10光学清洗工艺影响清洗的因素：A，清洗工艺的技术关键：光学玻璃经过清洗后能否达到表面不留任何油污，污迹，表面光滑，水膜完好！B，影响清洗后玻璃质量的因素及相应的解决方法：（1）玻璃本身的质量及被污染的情况，主要为：表面有霉点，气泡，划伤等，在机械处理中，如：研磨，搽试，测应力时，人为导致的污染情况不一；（2）清洗剂的选择其能动及温度，水质；国际上应用最广的清洗剂为CFC-113，四氯化炭，1-1-1三氯乙烷（简称ODS）等，此类清洗剂对臭氧层有破坏，属于非环保性清洗剂；我们采用非ODS的水类碱性清洗剂，主要由水，碱，表面活性剂，防锈材料组成，化学式C3H8，具有侧链的环状烯烃，具有较强的溶油能力；特点：低毒，不燃，清洗成本低等特点；（3）溶液的浓度直接影响清洗度的大小；通常清洗液的PH值一般在8.5-12之间，若PH值大于10，侧表面活性物质作用要削弱，当PH值大于12时，侧清洁度下降。在实际使用中发现当溶液浓度过大，超过15%，清洗效果不好，不易漂洗，而浓度约为4%-7%时，侧清洗效果较佳。（4）溶液温度及浸泡时间也同样影响去污效率；当温度上升，溶液的反应速度也上升，污染物的粘度下降，便于污染物脱离，但溶液的稳定度下降。实际发现溶液温度50度，浸泡30分钟后，清洗效果最好！（5）在清洗过程中，还应注意必须使用纯水或去离子水，若使用自来水等硬水侧很难除去玻璃上的油污，且水中所含的Ca,Na离子等杂质会在烘干后的玻璃表面形成一层白色雾状膜，污染玻璃；（6）玻璃经清洗后需漂洗，漂洗后的清洁度，除与清洁剂的漂洗性和清洗液中的清洁剂浓度有关外，还与漂洗工序的多少，漂洗供水量的大小，温度及循环使用的纯水是否干净有关；（7）清洗环境的清洁程度；（8）清洗后的干燥工艺及温度：应尽量保证玻璃垂直，可在玻璃下垫陶瓷柱，避免烘干后玻璃下沿有水印；烘箱温度控制在70度左右，时间在20分钟左右。若温度过高，会在玻璃边角上产生花纹在光学冷加工中，镜片的清洗主要是指镜片抛光后残余抛光液、黏结剂、保护性材料的清洗；镜片磨边后磨边油、玻璃粉的清洗；镜片镀膜前手指印、口水圈以及各种附着物的清洗。传统的清洗方法是利用擦拭材料（纱布、无尘纸）配合化学试剂（汽油、乙醇、丙酮、乙醚）采取浸泡、擦拭等手段进行手工清擦。这种方法费时费力，清洁度差，显然不适应现代规模化的光学冷加工行业。这迫使人们寻找一种机械化的清洗手段来代替。于是超声波清洗技术逐步进入光学冷加工行业并大显身手，进一步推动了光学冷加工业的发展。 超声波清洗技术的基本原理，大致可以认为是利用超声场产生的巨大作用力，在洗涤介质的配合下，促使物质发生一系列物理、化学变化以达到清洗目的的方法。 当高于音波（2840khz）的高频振动传给清洗介质后，液体介质在高频振动下产生近乎真空的空腔泡，空腔泡在相互间的碰撞、合并、消亡的过程中，可使液体局部瞬间产生几千大气压的压强，如此大的压强使得周围的物质发生一系列物理、化学变化。这种作用称为空化作用：1.空化作用可使物质分子的化池键断裂，引起各种物理变化（溶解、吸附、乳化、分散）和化学变化（氧化、还原、分解、化合）等。2.当空腔泡的固有频率和超声频率相等时，可产生共振，共振的空腔泡内聚集了大量的热能，这种热能足以使周围物质化学键断裂而引起物理、化学变化。3.当空腔泡形成时，两泡壁间因产生极大的电位差而引起放电，致使腔内气泡活化进而引起周围物质的活化，从而使物质发生物理、化学变化。超声场为清洗提供了巨大的能量，但还需化学洗剂作为介质。一般将化学洗剂分为两类，一类是有机溶剂，主要是根据相似相溶的化学原理，对有机物如：黏结剂（沥青、松香等）、保护性材料（沥青、树脂等）、磨边润滑油进行溶解。在光学洗净中，最初用三氯乙烯、芳香烃、氟里昂等作为清洗剂，这类物质虽然溶解性强，但有的易挥发，毒性大，有的对大气臭氧层有破坏作用，被逐步禁用。现国内多采用一些上述物质的改进产品或某些碳氢化合物做溶剂。目前使用较多的另一类清洗剂是以表面活性剂为主要成分的水基清洗剂，其清洗原理简单地说是由于表面活性剂的分子结构中同时含有亲油基的亲水基，具有极性和结构不对称的特点。正是这种特点使得它能极大降低水溶液的表面张力，使物体表面易于润湿，表面污物易于被溶解，分散在清洗液中而达到洗涤的目的。 超声波清洗就是在液体清洗介质中，利用超声场产生的巨大能量，通过物理、化学的综合作用而达到洗净目的的一种洗净手段。 那么，在光学冷加工中，超声波清洗是如何实现洗净目的的呢？一般来说，清洗工艺主要以干燥的方式命名，如ipa工艺，是指利用ipa（异丙醇）蒸汽进行脱水干燥的清洗工艺，纯水工艺是指利用热纯水慢提拉或冷纯水甩干的方式进行干燥的清洗工艺。当然，还有其他的命名方式。经过不断的变化、发展，光学冷加工中的清洗工艺主要以ipa工艺和纯水工艺为主。ipa工艺包括四个流程：洗涤、漂洗、脱水、干燥。 因为洗涤过程分溶剂清洗和水基清洗，所以有不同的工艺：有先进行溶剂清洗、溶剂蒸汽干燥再进行水基清洗；也有先进行溶剂清洗，再用乳化剂溶解溶剂，再进行水基清洗的。显然，后者在流程上更流畅、紧凑，对设备要求也简单。经过洗涤后的镜片表面不会有结合牢固的污垢，仅可能有一些清洗剂和松散污垢的混合物。 我们知道，无机光学玻璃是一种过冷的熔融态物质，没有固定的分子结构，它的结构式可描述为二氧化硅和某些金属氧化物形成的网状结构。其骨架结构为键能很大的硅氧共价键，外围是键能小、易断裂的氧与金属离子形成的离子键。在洗涤时，由于超声场和化学洗剂的共同作用，某些硅氧键含量少或者外围键能特别小的的材料易于在清洗过程中发生变化而导致洗涤效果不良。所以，选择性能温和的洗剂、合适的洗剂浓度、温度、超声功率、洗涤时间对保证镜片的清洗质量十分重要。 利用流水将洗涤后镜片表面的洗剂和污物溶解、排除的过程称为漂洗。影响漂洗效果的因素有以下几个：洗剂的漂清性能，漂洗水的纯度、温度以及流动性、超声波频率等。一般在40khz时，在常温下，电导率为0.1s/m的纯水可以保证漂洗的要求。 经过漂洗后的镜片表面的洁净度应和漂洗水洁净度一致。当它进入ipa后，虽然ipa能和纯水进行无限度的相混溶，但在超声波的作用下，这种混溶能进行得更快速、彻底，从而使得镜片表面的状态和混溶后ipa相同。这一过程称为脱水。所以影响脱水的主要因素是ipa的纯度、超声波频率、脱水时间。一般ipa的最低浓度要高于97%。 脱水后的镜片进入ipa蒸汽槽干燥。蒸汽槽的结构大体如下：槽体下部为ipa液体，四周是高沸点油加