2第二章光学零件加工常用辅料

1、第二章光学零件加工常用辅料 光学零件加工根据各工序加工特点、加工要求、以及加工工艺、加工设备 的不同，加工过程中所使用的辅料也各有不同，以下结合我司现有实际，对各 工序辅料使用情况作一个简单介绍。 一、铣磨 铣磨是光冷加工过程中的粗加工工序，根据加工条件的不同可分为散粒磨 料加工和金刚石磨轮铣削加工两种加工方式，我司目前光学零件的粗加工主要 采用精刚石磨轮铣削的加工方式，所采用的辅料主要是金石刚石磨轮，磨轮的 种类根据用途的不同分为铣镜片用磨轮和倒角用磨轮，根据磨轮的粒度不同、 口径不同又分为若干个型号，我司目前根据所加工的零件材质、直径大小所采 用的磨轮粒度150#300#之间，磨轮内径？2

2、？55之间。 除金刚石磨轮外，冷却液也是铣削加工过程中必备的辅料，冷却液具有冷 却、清洗和润滑的作用，对铣削加工来说冷却液的作用主要是冷却。因为玻璃 的导热性差，在高速磨轮作用下，玻璃去除量较大，产生大量的摩擦热，如果 不把这些热量及时带走，不仅使磨具磨损严重，而且工件质量也难以保证。目 前国内采用的冷却液主要有三大类： 水溶性冷却液、乳化液冷却液、油性冷却液。我司目前主要采用乳化液冷 却液，是由矿物油和水在乳化剂的作用下所形成的一种稳定的乳化液。由于它 既含有水又含有油，应此它兼有水和油作冷却液的优点，即冷却、清洗、润滑 和防锈性好。主要缺点是配制困难，易油水分相不均匀，另外容易堵塞磨轮。

3、二、精磨 精磨的方法分为散粒磨料精磨和金刚石精，前者称为古典法精磨，后者称 为高速精磨。我司目前主要采用金刚石精磨，加工过程中所使用的辅料主要有 金刚石丸片、金刚砂、和冷却液。 1、xx 丸片： a、根据丸片结合剂不同分为金属丸片和树脂丸片，金属丸片主要用于第一 道精磨，树脂丸片主要用于第二道精磨。 b、根据丸片粒度不同又分为若干型号，我司目前主要采用日本进口丸片， 金属丸片粒度在 1200# 1500#之间，树脂丸片粒度在 1500# 2000#之间，另外 由于进口丸片价格比较昂贵，在砖修皿制作时以及较硬材质第一道加工时也采 用一些国产 W20-Q 1、W20-Q 2、W20-Q3的丸片。

4、C、根据丸片的形状不同又分为砖石粒和总型丸片，总型丸片有便于帖付， 便于修理和加工品质好的特点，但价格昂贵，一般主要针对?20以下镜片采用 总型丸片。 2、xx： 金刚砂主要用来修复金刚石磨具和各总皿台的修复，国内金刚砂根据粒度 不同从46#W 0.5分为 22个等级，下表是一些主要国家金刚石粒度表示方法 xx 尺寸范围 粒度号 um 46#400315 60#315250 70#250 200 80#200 160 100#160 125 120#125 100 2 / 16 150#10080 180#8063 240#63 50 280#50 40 W40 28 W28 20 W20 1

5、4 W14 10 W10 7 W77 5 W55 3.5W3.53.5 2.5W2.52.5 1.5W1.51.5 1 W11 0.5W0.5 0.5 美国、日本 粒度号平均尺寸 um 36 48 54 3 / 16 60 70 80 90 100 125 150 220 240 280 320 400 600 700 1000 1500 1800 2000 424 360 320 21 / 16 250 220 180 140 120 95 70 60 50 42 38 30 22 15 1087 5 俄罗斯 尺寸范围 粒度号 um A50630500 A40500400 A32400315

6、 A25315250 A20250 200 A16200 160 A12160 125 A10125 100 A8100 80 A680 63 A563 50 A450 40 AM40 28 AM28 20 AM2014 AM14 10 AM10 7 AM77 5 AM55 3 AM33 1 AM11 德国、瑞士 尺寸范围粒度号 um D500400600D35030旷 400D250200300D150120200D10080 120D706080D5038- 60D301838D159- 18D75 9D32 5 3.冷却液 在精磨加工过程冷却液不仅具有冷却、清洗、润滑的作用，而且对磨具还

7、 起一定的化学作用，目前国内外在高速精磨中，广泛使用的冷却液是以水为主 体的，再加入少量的三乙醇胺、甘油、硫酸镍等组成三乙醇胺 水、甘油 水、三乙醇胺 甘油水等水溶性的冷却液。同时还添加一些防锈剂、防泡 沫添加剂、偶合剂、和防雾剂以达到防锈、除泡、防雾和增强磨具表面活性的 目的。三、抛光 一）抛光粉 玻璃抛光是光学零件精磨以后的一道主要工序，抛光粉是抛光中的主要化 工辅料。抛光的目的有两个。一是去除精磨后的凹凸层及裂纹层，使表面透明 光滑，达到规定的表面疵离等级，其二是精确修正光学零件表面的几何形状， 达到规定的面形精度N和 N（N光圈数，光圈局部差）。因此对抛光粉有一定 的要求如下： 1、外

8、观均匀一致，不含有机械杂质 2、粒度大小基本上均匀一致 3、具有一定的晶格形态和晶格缺陷，化学活性较高 4、具有良好的分散性 （不易结块 ），有良好的吸附性， 布并吸附于抛光模表面，不致有聚集和流失现象 抛光粉颗粒能均匀分 5、有合适的硬度和比重 抛光粉的基本成分是一些金属氧化物，如铁、铈、锆、 物。常用的抛光粉有： 铝、钛等金属氧化 三氧化二铁（红粉）、铈 -稀土氧化物、氧化锆三类， 合使用，也可加入添加剂使用。 它们可单独使用或混 1、三氧化二铁抛光粉 又称红粉，颗粒大小约 0.51 um,莫氏硬度4 7,比重为 5.2,红粉虽然抛光效率低 ,但抛光表面粗糙度小 ,因此对于粗糙度要求达到较

9、 小值的零件抛光目前仍采用红粉。 2、铈-稀土氧化物抛光粉 它是一种以铈为主要成分的稀土氧化物抛光粉，按其氧化铈含量不同可分 为三类: a、高铈抛光粉: 氧化铈含量 95%以上，呈浅黄色，比重 7.3 左右，主要用于古典法抛光和高精度零件加工。也有很多厂将它用作高 速抛光，但由于比重大悬浮性不好。 b、富铈抛光粉: 含氧化铈 70%80%，黄色或褐色，比重 6.5左右，适用于高速抛光。 C、混合稀土抛光粉: 含氧化铈在 40% 50%之间，通常呈红色或褐红色。主要用于显像管玻璃的 抛光，眼镜片和平板玻璃的抛光。 3、氧化锆抛光粉 氧化锆抛光粉莫氏硬度 5.7 6.2,其抛光能力一般介于氧化铈和

10、红粉之间，适合于高速低压的抛光条件下 使用。 我司目前所用的抛光粉主要为铈 -稀土氧化物抛光粉其型号和规格大致以如 下： 型号平均粒度（ um） ROXH-4（K） 1.8 TE-1000# 1.2 HDXP-101 MP-100 CEPOL-201# TE-506# CEROX-1650# ZOX-N糊状） N-5 SY-841 3.0 3.9 0.8 21 1.0 1.4 1.5 1.8Ce0 2 含量 50% 50% 90% 5% 65% 75% 50% 61% Zr0 248% 550/050% 50%颜色 红褐 红褐 白色 黄棕 肤色 红褐 白色 肤色 黄褐 黄褐备注一般硝种适用 软

11、硝种适用高效率研磨力强研磨力较强，高效 软硝材适用硬硝材适合烧蚀的防止发生佳 Lak,FK,Sf适用一般硝种适用SY- 101.055%黄褐软硝种适用 二）抛光模层材料 抛光模和抛光粉一样也是抛光所用的主要材料，两者如果配台得好，不但 抛光效率高，而且抛光出的光学零件表面质量也好，否则，不但抛光效率低， 而且零件表面光洁度差。抛光模是由抛光模层和抛光模基体两部分组成，抛光 模层直接与工件接触，在抛光过程中，除了承载抛光粉粒子外，还会参与抛光 过程的许多物理化学作用。 1、对抛光模层的基本要求 （1）微孔结构，抛光模层应具有微孔结构，一方面能够吸附，贮存大量 的抛光粉。其孔穴大小足以使抛光粉颗粒

12、在其中自由滚动，使抛光粉的锋利尖 角不断切削玻璃，另一方面，抛光模层与玻璃表面是由许多很小的表面接触， 而不是整个面形接触，比压加大，从而加速抛光过程。在抛光模中加入纤维 质， 补。 有利于形成微孔组织，在微孔不足的情形下，要在抛光模层上多开槽来弥 时， （2）具有一定的弹性，塑性和韧性，以保证零件加工时的精度，加工 模层应有微量的蠕变。 （3）具有一定的硬度，使之耐磨，能长期保持模层的面形精度。如果太 则容易变形而引起塌边，若硬度太大，模层与玻璃之间就吻合不好。则易 软， 产生划伤和难于消除局部误差。 4）具有良好的耐热性，使模层在加工中不致因受热而变形。 般来说，抛光模材料的软化点应在90

13、100OC以上，以保证光圈的稳定 性。 5）有一定的粘性，能牢固地粘附在抛光模基体上。 6）成型收缩率小，老化期长，吸水性能较好。 7）能溶于一般有机溶剂中，易于清洗。 2、常用的抛光模层材料 1 ）、抛光柏油 主要成分： 沥青、松香、蜂蜡，抛光柏油适用于低速抛光，亦即古典法抛光。 2）、古马龙混合抛光模 主要成分： 古马龙树脂、沥青、氧化铈、氧化锌、羊毛、地蜡、邻苯二甲酸二丁酯， 硬度高与抛光柏油，适用于高速低压条件下的多片抛光。 3）、环氧抛光模 主要成分： 环氧树脂、聚酰胺、乙二胺、玛瑙粉、核桃粉、尼龙粉，硬度及耐磨性 好，抛光效率高，但吸附性差、弹性差、容易大滑，适用于中等精度零件加

14、工。 4）、聚氨酯模 聚氨酯模是一种新型抛光模，又称聚氨基甲酸乙酯微孔橡胶抛光模。它耐 磨性能优异。强度高，具有微孔结构，能储存抛光液，去麻点快，能抗压，变 形小，易保存面形，模层寿命长。适用于高速高压条件下的大批量零件高效抛 光。 3、公司主要模层材料 我司目前镜片加工主要采用聚氨酯抛光模层材料，其规格型号如下 1、LP-87淡黄色或肤色（硬硝材多用） 2、LP-57白色（一般硝种多用） 3、LP-26粉红色（一般硝种多用，单片、多片均可） 4、LP-66红褐色或暗红色（多片或大镜盘多用） 5、GR-35灰色（软硝材多用） 除聚氨酯材料外，我司在多片加工时还使用到少量古马龙材料，在样板抛 光

15、时使用了大量抛光柏油。 四、磨边 磨边常用辅料有： 磨边磨轮和冷却液 磨边磨轮通常采用金刚石磨轮或碳化硅砂论，其粒度在 300#400#之间, 我司主要使用金刚石磨轮，粒度 350#居多。我司磨边冷却液主要采用油性冷却 液，冷却效果好，对镜片的防护性好。 五、镀膜 薄膜材料迄今已不下百余种，根据形成薄膜的技术分为化学镀膜材料、真 空镀膜材料。现代光学薄膜，几乎完全是用真空蒸发镀制的。 因此，这里主要介绍真空镀膜材料。 一）真空薄膜材料的性质主要有以下几点 1光学特性，主要是折射率和透明区 2材料所必需采用的镀制方法 3薄膜的机械特性，如硬度、耐磨性以及内应力的大小 4化学特性，溶解度，抗大气腐

16、蚀的稳定性以及与其它材料的相溶性 5毒性，应尽量避免采用有毒的材料 6在特殊应用的其它特性，如导电率或其它常数 二）、真空镀膜材料的分类 真空镀膜材科大致可分为金属与合金材料、介质和半导体材料、有机薄膜 材料等，也可镀成混合膜、合成膜，多层膜等。 1、金属膜： 如铝、银、金都是广泛应用的镀膜材料，它们有几个非常可贵的性质，如 反射率高、截止带宽、中性好、偏振效应小等，对镀制一些有特殊应用的膜系 有重要的作用。 2、合金： 如镍铬合金、同铝合金等常被用作中性衰减片 3、介质和半导体材料： 如氟化镁、三氧化二铝、硫化锌、氧化铌、氧化铈、氧化钛、二氧化锆、 氧化硅以及各种氧化物的混合料等 4、有机膜

17、： 如聚全氟乙丙烯、四氯化氟、四氯乙烯等，常用于光学元件的保护膜和干 涉膜 六、胶合 光学零件的胶合是把两块或多块单个零件，用胶粘剂或光胶等办法，按一 定技术要求连接在一起的工艺过程。胶粘剂是胶合过程的主要辅料，对胶粘剂 的要求如下： (1)无色透明，在指定的光谱范围内，透过率大于 90以上，并且固化后的 折射率与被粘结零件的折射率相近。 (2)在胶合时浸润性好，固化后收缩率小，零件不易变形。 (3) 在胶合件使用温度范围内，耐冲击强度和耐冷热性能好 (4) 化学稳定性好，长期使用不变质。 (5) 胶合工艺简单，对操作者无毒无害。 (6)拆胶容易，便于返修。 目前国内光学工业中，应用的胶粘剂主

18、要分为四大类： 一)天然冷杉树脂胶 冷杉树脂胶俗称热胶。它是由松柏科冷杉属植物分泌的树汁，经提纯精炼 而成。冷杉树脂胶具有良好的透光性和一定的粘结力；折射率 (nd= 1. 62I. 64)与K9玻璃相近，能长对间保持透明，凝固时体积收缩率较小 56%,故胶合应力小，使用简便，折胶清洗容易，无毒无害。因此，使用较 为广泛。一般用于胶合透镜，棱镜、滤光片、度盘、分划板等室内使用的仪 器。 但是，冷杉树脂胶机械强度低，不适用于野外使用的光学仪器中的光学元 件的胶合。耐热、耐寒性能差(-40OA +40OC),温度稍高，胶层变软，胶合件易 发生位移产生中心偏差，温度低时，胶质变脆，容易龟裂而引起脱胶，在近紫 外区光谱有明显吸收，不能用于紫外光学零件的胶合。 二)甲醇胶 甲醇胶，俗称冷胶又名凤仙胶或卡丙诺胶。它是人工合成的有机化合 物，甲醇胶具有良好的透明度，其胶合强度、耐高低温性能都优于冷杉树脂 胶。但是，它的缺点也较明显，固化后收缩率高达 12，易引起零件变形，胶 层抗老化性能差，配制工艺复杂，保存期短，拆胶困难。 三）光学环氧胶 光学环氧胶色泽浅，粘度低。透明度好，折射率近似于玻璃。特别是在胶 结强度、收缩率 （一般小于 2）、耐高低温，耐水和化学稳定性等方面均优于冷 杉树脂胶和甲醇胶。而且使用方便。室温即