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1、第七章 光学零件的精磨工艺精磨的目的是：一方面使工件表面的凹凸层深度和裂纹层深度减小；另一方面使工件表面曲率半径的精度或平面度进一步提高。71 光学零件的上盘与工夹具设计一 球面镜盘与各种球模的设计（一） （一）球面镜盘的设计球面镜盘的形式如图7-1所示。根据上盘的方法不同，分为弹性上盘和刚性上盘两种：根据透镜类型的不同分为凸面透镜盘和凹面镜盘两种。1 1球面镜盘的上盘方法（1） 弹性上盘法先做火漆团，火漆团的尺寸如图7-2所示。火漆团可以手工模型浇注，也可以半自动或全自动火漆团机制作。粘有火漆团4的透镜3，将其被加工面作为基准面，贴置到贴置模1内，如图7-3所示，然后，将粘结模2加热，压到贴

2、置模1内的火漆团4上，待冷却后，就成为如图7-1所示的镜盘。（2） 刚性上盘法 刚性上盘实际上不实在精磨前上盘，而是在粗磨后上盘，成粗磨后，再进行精磨。 自光学零件的高效率加工推广以来，许多工业发达的国家都采用刚性上盘。但刚性上盘只有在批量大时才值得使用，因为粘结模专用性强，加工成本高。刚性上盘的特点是粘结面为基准面，粘结胶层薄，能承受较高的速度和压力。 刚性上盘时，光将粘结叫做成粘结纸或粘结布，胶层厚度只有0.030.3mm。将粘结模加热到能熔化粘结胶的温度，将粘结纸或粘结布贴上，再将略微加热的工件粘到粘结模的承座上，并铁贴紧。粘结第二面时，要谨防将已抛光的第一面擦伤。图7-4为刚性上盘的示

3、意图。 2弹性上盘时球面零件在镜盘上的分布及镜盘尺寸计算（1） （1）解析法 球面零件在镜盘上的分布如图7-5所示。Rj是镜盘表面的曲率半径，镜盘表面的曲半径在加工过程中是变化的，这里的Rj是指抛光完工后的曲率半径，也就是零件图上所要求加工的球面的曲率半径。Hj是镜盘的矢高，即由镜盘工作面的顶点到镜盘最边缘处的矢高。Dj是镜盘工作面最边缘处的口径。j是镜盘的半对角。球面零件在镜盘上是按同心圆排列的，i是行角，即第i行透镜的中心所在的半径与镜盘对称轴之间的夹角；0 是透镜的半对角；是透镜中心的半径与间隙中心的半径之间的夹角；是i行中心的子午面与两透镜间隙中央的子午面间的夹角；D1是零件的口径；b

4、是零件与零件间的间隙；i是行的透镜中心作镜盘对称轴线截面的半径。应该求得镜盘上的总行数m；任意行的透镜数ni；每一镜盘上总零件数N。由图7-5可知； Sin0= D1/2Rj; （7-1） Sin= D1+b/2Rj; （7-2） Sini=i/ Rj (7-3)Sini=(D1+b)/2i (7-4)sini=sin/sini (7-5)m=1+(m-1)2 (7-6)ni=180/i (7-7) N=ni (7-8) j=m+0 (7-9) Hj= Rj(1-cosj) (7-10) Dj=2 RjSinj (7-11)这里首先需要解决的问题是第一行的零件数ni取多少？ni可能得数是1、2

5、、3、4、5，不会大于5，因为假如取6个，则中间还可以放一个。在15之间，2和5一般不用，因为空隙大而是零件分布不均匀。所以一般只有三种可能。1、3、4。从图7-5可知，再j的范围内，没有2就有一行，所以，行数m与j/2有关。若初定一个j，定位0，则 0/2+1/2 = m+； （7-12）m是由公式（7-12）左边计算所得数值得整数部分，是它的小数部分。可以按表7-1查得n1。表7-1 n1、Sin之间的关系0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.651.010.020.530.580.590.6040.710.720.73

6、0.740.760.7850.850.860.870.880.890.910.940.980一般不要取得太大，为便于工艺过程稳定，0取70或小于70即可。(2) 作图法以n1=1、3、4三种情况分别叙述之。a、 a、n1=1时，如图7-6（a）所示。以O为圆心，OA=R j为半径，画一圆弧FAC，再以OA为对称轴，以顶点A为圆心，以（D1+ b）/2为半径，截FAC，得B，B两点。以B为起点，D1+ b为半径，依次截取圆弧，得C等各点，则BB为第一行，BC为第二行。每一行的零件数，以第二行为例说明之。取BC的中点D，由D作OA的垂线，交ABC于E点，以DE为直径作圆，所得段数，既为该行之零件数

7、。b、 n1=3时，如图7-6（b）所示。n1=3时，其特点是如何决定第一行透镜中点的位置。也就是要求得1，图7-6（b）中HJ的值。根据分析法可得1=HJ=（D1+ b）/3？。得H、I点后，其它作图与n1=1时完全相同。c、 n1=4时，如图7-6（c）所示。n1=4时，求得1=HJ=（D1+ b）/2？，其它与n1=3时完全相同。(3) 刚性上盘时球面在镜盘上的分布及镜盘尺寸计算。1) 刚性上盘时，零件在镜盘上的分布不能用作图法，要用解析法精确计算。2) 凹球面镜盘得计算与弹性上盘时的计算完全相同。3) 凸球面镜盘，要用粘结模的曲率半径Rzm代替公式7-1至7-3中的 Rj，计算零件在镜

8、盘上的分布。4) 4) 盘尺寸的计算与弹性上盘完全相同。（二） （二）球面粘结模的设计1、 1、弹性上盘时粘结模得计算令粘结模的曲率半径为Rzm，口径为Dzm，矢高为Hzm，半对角为zm，从m的中心到粘结模边缘的中心线之间的夹角为。则Sin=1.2D1/2Rzm （7-13）zm=m+ （7-14）Hzm =Rzm（1-coszm） （7-15）几种典型透镜Rzm的计算可参阅表7-3。决定Rzm的原则是镜盘表面与粘结模表面间成同心圆。表中dp2表示透镜两面都抛光后的中心厚度；h1、h2表示第一面和第二面的矢高；值与透镜直径D1有关，参考表7-2。表7-2 弹性上盘时火漆层厚度透镜直径D1255

9、025508080火漆层厚度（最薄处）122334352、 2、刚性上盘时粘结模的计算与弹性上盘时粘结模计算的区别是Rzm的计算不同。Rzm按下式计算之 Rzm=a+(D1/2)? （7-17）式中a表示由粘结模球心到透镜与粘结模表面相交的截面之间的垂直距离。a值按零件；类型不同而计算公式不同，可参阅表7-4和表7-5。表中dp1、dp2分别表示第一面抛光后和第二面抛光后透镜的中心厚；td表示垫块的厚度; 1、2分别表示加工第一面时和第二面时火漆层厚度，一般取1=0.05mm， 2=0.20.3mm。（三）球面精磨模与贴置模的设计（用于散粒磨料）1、球面磨模与贴置模的曲率半径Rjm（1） （1

10、）按破坏层度深度作为计算的依据这种方法的原则是；当第一号最粗的磨料研料玻璃后，留下一层破坏层，以后，每号磨料研磨后所留下的破坏层，使它的底线与第一号磨料破坏层的底线相齐。为了安全起见，将破坏层深度乘以1.2安全系数，也就是后一道工序的破坏层底线比前一道的底线向下一点，而每号磨料研磨后的镜盘表面成同心圆。由于零件曲率半径R不同时，情况不同，所以，分为下三种：a、 a、当R100 mm 时Rjm=R1.2FnAn （7-18）式中 Rjm精磨模曲率半径。凹精磨模（凸镜盘）取“+”号，反之取“-”号；R零件图上所要求的曲率半径；Fnn号磨料加工后，玻璃的破坏层深度，具体数据查表7-6和7-7；Ann

11、号磨料的磨料层厚度，具体数据查表7-8。Rtm=R1.2Fn+(0.040.05) -(0.020.03) （7-19）表7-6 散粒磨料（刚玉）研磨K9玻璃时破坏层深度与磨料粒度之间的关系磨料粒度号280W40W28W20W14W10W7破坏层深度0.0430.0350.0220.0150.0100.0070.005表7-7不同牌号光学玻璃破坏层深度的换算系数（以K9为1）光学玻璃牌号BaK3Bak7Bak8ZK3ZK8PKKF1F2换算系数1.041.161.20 1.111.241.361.281.28光学玻璃牌号F3BaF1BaF3ZF1ZF2ZF3ZF5ZbaF2换算系数1.311.

12、081.131.401.481.681.801.48式中 Rtm为贴置模曲率半径，对凹贴置模（凸镜盘）取“+”号，反之 ，取“-”号。式中+（0.040.05）与-（0.020.03）以mm为单位。因为镜盘制作过程中，由热变冷，镜盘曲率半径有变化，凹镜盘有小变大。为了使镜盘制作后的曲率半径合适，所以，将贴置模的曲率半径留出这个校正量。b、 b、当250mmR100 mm 时Rjm=R1.2Fn（N/3500）K11.2FW10An （7-20）Rtm=R1.2Fn（N/3500）K11.2FW10? （7-21） K1=4-(D1/R)/2-(4-D1/R) （7-22）式中 FW10末到精磨

13、磨料为W10的破坏层深度；N精磨完工后，单块零件表面的低光圈数；参考表7-9；K1矢高转换成曲率半径时转换系数；D1透镜的直径；为什么公式7-20不同于公式7-18？主要要满足精磨完工后低光圈数的要求。精磨完工后镜盘的曲率半径与抛光完工后曲率半径之差是1.2FW10，FW10决定于磨料种类和玻璃牌号，若此二者一定的话，则FW10一定。于是1.2FW10所转换成的矢高差就越小，也就是精磨后的低光圈数越少。所以，若再按公式7-18计算，就不能满足精磨后低光圈数的要求。于是，在公式7-20中NK1/3500表示精磨完工后所要求的低光圈数N，先换算成矢高差，既N/3500，再换算成曲率半径之差，即NK

14、1/3500，再将末道精磨磨料W10所产生的破坏层深度减去，就成为公式7-20，贴置模相应变换之，如公式7-21。c、 当R250mm时 Rjm=R0.8 Fn0.2 FnK2（N/3500）K20.8 FW100.2 FW10K2An （7-23）Rtm=R 0.8Fn0.2 FnK2（N/3500）K2 0.8FW10? 0.2 FW10K2？ （7-24） K1=4-(D1/R)/2-(4-D1/R) （7-25） 仔细比较公式7-23和公式7-20，可以看到公式7-20中的1.2 Fn和FW10在公式7-23中分别为0.8 Fn+0.2 FnK2和0.8 FW100.2 FW10K2。

15、这是因为当R250mm后，镜盘中央部分和边缘部分的破坏层深度不同，如图7-7所示，约差20，所以，0.2 Fn乘以K2，让矢高差转换为曲率半径的差。由于是整个镜盘的中央和边缘的破坏层差，所以，K2中的Dj是镜盘的口径。在b、和c、两种情况，首先保证精磨模的曲率半径，假如加工余量不能保证同心圆磨削的话，加工余量独立取，不一定受同心圆磨削的限制。(2) 按低光圈数作为计算的依据此法是经验的。取粗磨完工后与抛光完工后单块透镜的矢高差为0.010.015 mm，用以计算粗磨完工后零件的曲率半径。精磨完工后与抛光完工后单块透镜的矢高差可参考表 7-9，用以计算末道精磨模的曲率半径。贴置模与第一到精磨模与

16、抛光完工后单块透镜的矢高差平均地处于上述二者之间，再换算成帖置模的曲率半径。h与 R的换算系数K为 K=R/h=4-(D1/R)/2-(4-D1/R) (7-26)表7-9 精磨后所需要的光圈低凹值抛光表面精度要求每一镜盘上透镜数曲 率 半 径 202040406060100100精 磨 后 低 光 圈 数0.31.011542323222115252211125502111111.05.01574646353421525433332255032222212、 2、镜磨模的矢高Hjm和口径Djm精磨模的Hjm与Djm决定于镜盘的Hj和Dj。若Hj/Dj较大时，用公式7-27；Hj/Dj较小时，

17、用公式7-28。 jm=Kj （7-27） Djm=KDj （7-28）式中 jm精磨模的半对角；Djm 精磨模的口径；K 相对尺寸系数。可查表7-10。3、 3、模的矢高Htm和口径Dtm贴置模是上盘用的，为了使镜盘在贴置模内贴的稳。贴置模的半对角tm总比tm大，取相对尺寸系数1.101.20之间。二 平面镜盘与各种摸的设计（一） （一）平面镜盘的设计1平面镜盘的上盘方法表7-10 相对尺寸系数K值加工条件相对位置零件曲率半径相对尺寸系数手工精磨工件在上 精磨盘在下凹面凸面1.151.201.11.15机器精磨凸镜盘在下凹镜盘在上R100凹镜盘R100凸镜盘R100凹镜盘R100凸镜盘0.9

18、1.00.151.250.91.01.11.15（1）分划板、度盘等的上盘 一般可分为弹性上盘与刚性上盘两种。弹性上盘与透镜的相似，不在重复。 刚性上盘是先将胶平模在电热板上加热至能使黄蜡或蜂蜡融化，均匀的涂一层蜡于胶平面模上，零件也在电热板上稍热将其非加工面贴到胶平模上，使其自然冷却即得。刚性上盘第二面时，可用翻胶的方法。翻胶就是把第一面抛光后的下盘工序与第二面的上盘工序合为一个工序翻胶来完成。其具体做法是先把胶第二面的胶平摸放在电热板上加热至能融化胶，均匀的涂上一层胶，铺上锣筛布或细白纸，并排出空气。把抛光第一面后的镜盘翻放在铺有锣筛布或细白纸的胶平模上，四周对齐，当第二面胶平模的热传到工

19、件的另一面时，会使第一个胶平模的粘结胶熔化，此时即可用冷水冷却铺有锣筛布或细白纸的胶平模，到一定温度后，将第一胶平模取下。若取不下时，可将第一胶平模放在电热板上加热至粘结胶融化，取下第一胶平模，露出工件的第二面。用汽油擦去其上的粘结胶，并用电热烙铁把凸起的箩筛布或细白纸烫平，使低于工件表面。（2）点胶法是弹性上盘法的发展，如图7-8所示，若为多块成盘加工，就是用几各小火漆点2代替火漆团，由于减少粘结面积，所以，使工件3的变形也减少。若为单件加工，可用冷胶法，火漆点2有要较软，先将火漆点加热到软化状态，粘结到预热的胶平模上，再用工件的粘结面将火漆点压成高度一致的小平面，让其自然冷却，待火漆点冷却

20、后，将工件放上，依靠工件的自重，排除粘结部为的空气，大约放置10小时，即可粘牢。适用于尺寸大、薄形、易变形的零件。（3）浮胶法此法的特点是把其他方法中垂直于被加工面的夹紧离改变为平行于被加工面的夹紧力，从而减小被加工面的变形。能较好的减少下盘后光圈的变形和控制平行差。（4）两面同时加工法 图7-9所示。工件放在一块比工件厚度为薄的分离器的圆孔内，分离器的外围有挡圈，再普通研磨抛光机上，用上、下两个精磨同时加工工件的两个表面。1 1平面零件在镜盘上的分布及镜盘尺寸计算（1）当第一行零件数n1=1时，如图7-10（a）ni=180/i (7-29) i=arcsin(D1+b)/2i (7-30)

21、i=(i-1)(D1+b) (7-31)Dj=(2m-1)D1+2(m-1)b (7-32)(2) 当第一行零件数n1=3时，如图7-10（b） i=(I-0.5+a)D1+(I-1)b (7-33) Dj=2(m+a)D1+(m-1)b (7-34) AC=aDi (7-35) A=(0.134D1+b)/1.732D1 (7-36) (3) 当第一行零件数n1=4时，如图7-10（c） i=(i-0.5+c)D1+(I-1)b (7-37) Dj=2(m+c)D1+(m-1)b (7-38) AC= cD1 (7-39)c=(0.293D1+b)/1.414D1 (7-40) 式中 D1零

22、件口径；b零件与零件间的间隔；m总行数；i从镜盘中心到第I行零件中心的距离；i第i行相邻零件间的半对角；Dj镜盘口径。（二） （二）平面精模的设计1、 1、平面精磨模的曲率要考虑如下两个因素 （1） （1）精磨后的工件要求低光圈，所以精磨模要求略凸，其曲率为。 0=8h/D (7-41) 式中 h有低光圈数换算的矢高； D1工件的口径。（2） （2）由于加工中露边和工件的热膨胀，所以，精磨模应略凹，其曲率为1，则 1=1/250000 （7-42）则精磨模应该有的曲率为 =0-1=8h/ D-1/250000 （7-43）2、 2、平面精磨模的口径，如表7-11表7-11 平面精磨口径Dj25

23、25-5050-120120-200200-300300Djm/Dj磨具在下1.25-1.51.2-1.31.15-1.251.1-1.21.05-1.151.05-1.1磨具在上0.8-0.85（三） （三）平面贴置摸的设计 贴置模也有曲率的要求，就是用贴置模粘的平面镜盘，放到上面所述的平面精磨模上时，应该擦到边部。贴置模的口径应比镜盘口径大5060mm。三 棱镜镜盘的设计棱镜是由二个以上的光学表面和若干个研磨所组成的零件，故棱镜除光圈、几何尺寸和表面痴病要求。棱镜的上盘分为两种情况，一种是以被加工面为基准面，例如弹性上盘，石膏上盘等，这种角度精度的控只是在粗磨时或粗磨后用手修修好的，精磨时

24、，仅仅不破坏精磨前的角度精度；另一种是以粘结面为基准，如靠体上盘、光胶上盘等，这种角度是依靠夹角来保证的现分述于后；（一）弹性上盘弹性上盘的夹具是一块具有直槽的平模，直槽的截面形状与棱镜的形状相适应，棱镜与夹具间用粘结胶固紧，上盘时用被加工面为基准，能加工出中等精度的棱镜。如图7-11所示。（二）石膏上盘石膏上盘如图7-12所示。其优点是夹具通用性强，适用于小量试制和形状复杂的棱镜。其缺点是由于被加工面为上盘基准，同时，石膏在上盘过程中有膨胀，所以，只适用于角度精度低于3秒的棱镜。（三）靠体上盘靠体上盘如图7-13所示。以靠体的角度精度和第二平行差精度保证工件的角度精度和第二平行差的精度。图7

25、-13表示三种靠体上盘的情况。图7-13（a）为玻璃靠体，以加工半五角棱镜为例。以大面A为主要定位基准，以B面为导向基准，在装夹具5中，将工件1胶到靠体2上，再将粘有工件的靠体粘到玻璃垫块3上，成为棱镜镜盘。图7-13（b）的特是用金属作成靠体6，在装夹工具中工件1用胶粘到金属靠体6上，再用螺钉7将靠体6夹紧在平盘8上，图7-13（c）的特点是靠体9用磁性金属材料制成，平盘10为电磁吸盘。棱镜加工所用的平面精磨模和贴置模与平面零件加工所用的相同，不在重复。透镜，平面镜和棱镜加工中所用的光胶法、长方体、立方体加工、分离器加工等均在光学零件抛光一章中叙述。72光学加工中的表面成型原理这里所研究的表

26、面成型原理是指磨具与工件在加工过程中“面接触”的情况。是面接触发光学加工的基础理论。研究表面成型原理的目的是：对工件来说，不论球面还是平面，都希望得到均匀的磨削；对磨具来说，希望得到稳定的面型，所以，平面磨具希望得到均匀磨损，而球面磨具希望得到余选磨损。不论磨具还是工件，表面上任意点i的磨损量hi,根据Preston的假设为 hi=Apividt (7-44) 式中 pii点的瞬时压力；viI点的相对瞬时速度； T T加工的持续时间；A与加工过程参数有关的系数。一 平面的成型原理（一） （一）相对瞬时速度的影响 图7-14所示，O1时下盘的中心，O2是上盘的中心，两盘的中心距为e，下盘以角速度

27、2转动，并作线速度V的摆动，若求下盘相对与上盘的速度。先看上盘与下盘接触范围内任意点i ，i 点的相对瞬时速度Vi应为vi=V1-（V2+V） （7-45） V1=Rii （7-46）V2=i2 （7-47）式中 Ri任意点i到O1的距离； i任意点I到O2的距离。若上盘不作摆动，则 vi=V1-V2 （7-48）此时相对瞬时中心为M0，M0处于O1，O2的联线上，当12，M0在O2O1的延长线上，令M0O1为R0，则R0=e2/（1-2） （7-49）若上盘还有沿O1O2的摆动，摆动速度为V，则相对瞬时中心为Mc。Mc点的求法是：找到任意两点的相对线速度，做这两个相对线速度矢量的垂线，此两垂

28、线的交点即为Mc点。若此两点选为O1和M0，则其相对线速度各为v01和vM2v01=-(V3+V) (7-50)vM2=- V （7-51）V3= e2 含McO1=RcRc=（ e+V）/（1-2） （7-52） S= V/（1-2） （7-53）tgc= V/ e2 (7-54)McM0O1=90 (7-55)在上盘不摆的情况下，若上盘与下盘的角度1和2一定，中心距O1O2的e值一定，则Rc为定值，也就是M0点一定。在上盘摆动时，上盘的摆动是由曲柄摇杆机构OABC所带动如图7-15所示。上盘的中心绕摆臂上的O点在O2O2上摆动，若曲柄AB的角速度为，若曲柄摇杆机构的构件参数，摆臂OO2的参

29、数一定，则可以的上盘的摆动线速度V，V是一个变量。另外，由于上盘摆动，必然使e值变化，于是Rc是一个变量，所以Mc点必然在某一轨迹上变动。若下盘中心为O1，半径为R，=5.23，1=4.2，2=3.5，e=（00.4）R ，上盘的摆动周期T=1.2s。若参考图7-15，上盘中心由O2摆到O1，Mc点在图7-16上，则由A电经过B点到C点；若上盘由O1到O2，（图7-15），则Mc点由C经D到E（图7-16）；当上盘由O2回到O1（图7-15），Mc点由E点经F到G；当上盘由O1回到O2时（图7-15），Mc点由G经过H到A点（图7-16）。由公式7-52得知，当1与2的差值越大，则Rc值越小，

30、若保证其他条件不变，仅将1改为4、6或5，从图7-17可以看到Mc点的轨迹；1越大， Mc点离下盘中心O1点越近，另外，当同一时刻，e值与V一定，c并不与1有关，所以，当只改变1时，在同一时刻的c为定值，如图7-17所示，可连成一直线。两表面上任意点的运动可以看作绕相对瞬时中心Mc的转动，其转动角度为 12，因此，任意点的相对线速度ui可用下式表示ui=mi(1-2) (7-56)mi=Rc+Ri+2RcRicos (7-57)式中 mi任意点I离Mc点的距离。对于光学加工来说，下盘、上盘都绕自身的圆心转动 ，在某一时刻，离下盘中心O1点为Ri距离的圆周上，可以求其平均的磨削量（或磨损量），也

31、可以求其平均的相对线速度Vi，由于1、2取得定值，也就可以求mi的平均值mi。令A= Rc+Ri； B=2RcRi；=2Z mi=(1/) (7-58)若令上盘之半径为r，则此式只适用于ir-e.（，k）=(/2)1-(1/2)k-(13/24) (7-59) 73 散粒磨料精磨工艺一 精磨模的修改精磨模经球面车床加工后，其工作面曲率半径的精度还不满足光学加工的要求，需要进行修改。修改是可用一对精磨模对磨，或者用废透镜所装的镜盘来修精磨模，以达到所要求的曲率半径。修改精磨模时，若精磨模为凹的，而且凹精磨模的曲率半径比要求的为大，此时若以样板检查用这个精磨模所磨车出得凸透镜，光圈是低的，则应多磨

32、削凹精磨模的中间部分。若凹凸精磨模对磨，应将凸盘放在下面，凹盘放在上面，摆幅要大，摆幅量约为凹模直径的1/2。若凹精磨模的曲率半径比要求的为小，磨削凹精磨模的边缘部分时，应将凹精磨模放在下面。凸精磨模在上面，摆幅量约为凸磨盘直径的1/3。若精磨模为不凸的，而且凸精磨模的曲率半径比要求的为大，此时用样板检查用这个精磨模所磨出来的凹透镜，光圈是高的，则应多磨削凸精磨模的边缘部分。若凸凹精磨模对磨，应将凸盘放在下面，凹盘放在上面，摆副要大，摆副量约为凹模直径的1/2。若凸精磨模的曲率半径比要求的为小，则应多磨削凹精磨模的中心，应将凹盘放在下面，凸盘放在上面，摆幅量要大，摆幅量约为凸盘直径的1/3。若

33、开始修磨时，精磨模表面不是一个规则的球面，在修磨过程中，精磨模表面各处发黑的程度不一样，则可将黑的地方刮去，直到全部磨到为止。平面精磨模的修改方法基本上与球面精磨模相同，也是两个平盘对磨。假如两个平磨都低，应将摆幅减小，顶针放正，使边缘部分多磨；假如两个平磨都高，应先用或刮刀修低，在相互对磨，增加荷重，摆幅不要太大，顶针放正。平模平面度接近快好事时，用废玻璃镜盘修磨，一般平面精磨模放在下面。如果精磨后，零件光圈高，则改平模边缘1/3，三脚架打偏，加大摆幅，增加荷重。精磨后零件光圈低，改平磨中间2/5，三脚架打正，摆幅减小，减小荷重。精磨模修改好后，用刀口尺检验，边缘微弱透光，用玻璃直尺检验，允

34、许擦着中间2/3，用80100mm的平面样板检查，应为高23道圈。 二 如何在精磨中保持精磨模表面曲率半径的精度 精磨是采用精磨模与镜盘面接触的方式进行的，虽然，精磨模表面的曲率半径再开始使用时市修改的很好的，但是随着零件的磨削，精磨模也在不断磨损，逐渐的就不一定能保证工件的加工精度。如何使精磨模在磨损的过程中，保持其曲率半径不变或少变，就应采取一措施。（一） （一）精磨模与镜盘的相对尺寸精磨模与镜盘的相对尺寸是指直径比（平磨或大曲率半径的球模）或矢高比（球模）。具体数据已如表7-10和7-11所示。从这些数据中可以得到这样一个概念：在散粒磨料精磨中，不管是镜盘还是磨盘，凡是位于上面的总要比下

35、面的尺寸为小。这是因为上模要摆动的关系。假如上模与下模的尺寸相同，上模边缘的磨削机会太少，上模有翘边的趋势。假如上模的直径比下模的直径为大，则在摆动时，下模边缘露出的机会又太少，下模边磨损过甚，下模有塌边的趋势。假如上模直径比下模直径小得多，超过了规定的数据，上模在摆动过程中，其边缘露不出来，上模的边缘会磨削过甚，上模有塌边的趋势。（二） （二）摆幅的大小摆幅越大，上模的中部与下模的边部磨削较多，所以，摆幅的大小应当合适。一般来说，对于平模，上模摆动的直线距离约为下模直径的0.450.65范围内。对于球模来说，上模摆动的角度2约为下模张角的2的0.40.55的范围。（三） （三）顶针的前后伸缩

36、顶针的前后伸缩是指上模中心偏离下模中心，向着垂直与摆幅方向的位移，此位移量对于平面可取摆幅大小的00.1，对于球面为00.4。（四） （四）主轴转速与上模摆幅之比.实际上就是主轴转速与偏心转速之比。主轴转的越快，下模的边缘磨削较多，偏心轮转的越快，上模与下模的中心部分磨的快。对于平面来说，主轴转速为摆幅的0.40.8倍，对于球面来说为12.5倍。三 精磨中角度的控制（一） （一）精磨前的角度手修中等精度的角度，采用弹性上盘，石膏上盘时，若上盘前的角度精度不合要求，就应该进行角度手修；若采用立方体，长方体上盘，虽然是以光胶面为基准，但因角度精度在2左右，而且，加工时，连同立方体，长方体一起加工，

37、为了不过分地破坏立方体、长方体的精度，光胶前也要把角度精度修到0.5。角度手修以屋脊角为例说明之：1、 1、修改屋脊角时，用测角仪检查90，当90找不到象时，可以两屋脊面与棱镜侧面所形成的两夹角决定。若两夹角同时小，则修改时压梗；两夹角同时大，修改时压脊。2、 2、在修改屋脊的同时，也修改屋脊面与棱镜的夹角，当两棱镜与屋脊面的两侧面的两夹角同时大或同时小，则将两数相加除2，所的差数，在公差范围内，仍可修改屋脊角达到规定值。若超出公差，则需修改棱镜面。（二） （二）棱镜成盘精磨时的角度控制棱镜成盘时，用控制平行差，以保证棱镜的角度精度。四 棱镜精磨抛光中的工序安排（一）粗磨完工后的棱镜，一般是将

38、粗磨的基准面，即两侧面中的一个面，进行精磨 或毛光，作为手修角度时测量用，或装夹用。（二）对于第二平行差要求高，而第一平行差要求一般的棱镜，如DI-0到V棱镜，A棱差要求小于40，455，9010。对于这样的零件，可以先精磨并抛光侧面基准面，将此基准面为光胶面，将此光胶面，光胶到长方体上，依次精磨两个直角面与一个弦面。（三）采用一般的石膏上盘或弹性上盘时，一般小面先加工。例如DI-90和D-180直角棱镜，都是先精磨抛光两个直角面，然后精磨抛光弦面。对于DI-90精确控制45，而D-180精确控制90。（四）采用靠体上盘时，先精磨抛光大面，以大面为基准，胶到靠体上，然后精磨抛光两个小面。假如棱

39、镜材料的化学稳定性不太好，则作为基准的大面精磨后就胶到靠体上，以精磨面为基准，精磨抛光两个小面，然后，从靠体上棱镜，以大面为基准，加工大面。（五）棱镜中把精度要求高的角度先加工，例如五棱镜W-90先加工夹角为452的二个大面，再加工夹角904的二个小面。因为，假如把要求高的角度放在最后加工，则不但要控制这个角度，而且要照顾到累计误差，回使加工造成困难。（六）屋脊角是先加工还是后加工？各工厂并不一致。有的先加工，其理由与精度要求高的角度先加工是一致的。但有的后加工，有两种情况，其一 ，把屋脊角放在最后加工，采用台曼干涉仪检验，这样并不是单独控制 90角，而是把角度误差光圈误差材料均匀性的误差综合

40、起来控制，满足使用要求；其二，把屋脊角放在最后加工，是为了避免屋脊棱镜破边，因为屋脊棱镜在视场中看的很清楚，是不允许有破损的。 74 高速精磨工艺光学零件的高速精磨工艺是指用金刚石固着磨料来磨削玻璃。可以用线接触的方式，如同粗磨削那样，进行范成法加工；也可以用面接触的方式，用金刚石磨片进行精磨。本节讨论的主要是后者。金刚石高速精磨工艺在国内是七十年代出发展起来的新工艺，具有生产效率高，表面粗糙度小等优越性，十年来在高速精磨机、磨具、冷却液，加工工艺等方面都取得了很大的成功，已能正式用于生产。一 高速精磨机目前国内平面高速精磨机，大球面高速精磨机、中球面高速精磨机、小球面高速精磨机均以成系列配套

41、。（一） （一）准球心式球面高速精磨机用于曲率半径小于100的透镜高速精磨机都采用准球心的加工方式，就是摆架始终围绕工件的曲率中心摆动。最初用的机床，其摆动是左右摆的，如Q875型高速精磨机，这种结构形式比较小巧，操作也方便，但摆臂受力情况不好，曾出现过摆臂断裂现象。图7-34所示的为QJ40小球面高速精磨机转动图，摆家部分为框架式，前后摆动，受力情况大为改善。表7-12为准球心高速精磨机技术参数。 表7-12 准球心式高速精磨机技术参数 机床型号Q875QJM-40QJM-100工作范围 R50104035100主轴轴数211主轴转数 r/min600;800;1200;1560；1800；

42、2400；1560；2100；2800；3800；400；600；1000；1400摆 速 min13021；27；21；27；摆 幅45020020摆动调节范围左20右50-5+40-5+40主轴定位面到摆架轴线距离 7080150主轴螺纹M16M20M27汽缸活塞直径 453045汽缸活塞行程 156090压力头工作压力 N2.215070480总功率 kw1.23.073.87QJM40小球面高速精磨机的机械传动部分为：主轴电机16竟三角带15，三角带塔轮13、14和主轴塔轮，又可获得四种转速，共为八种转速。摆架由电机1，经三角带塔轮2， 三角带7，经三角带塔轮4，使减速器3蜗轮，蜗杆转

43、动，通过偏心盘5、连杆6、带动摆架10作前后摆动。球面高速精磨机主轴部件的要求是比较高的，它应该能承受3600r/min的高速转动；经向跳动量应0.01mm；轴向窜动量0.01 mm；应有供冷却液内喷的通孔；停车时能立即刹车。压力头需要初压、高压和低压的过程。高压采用气动加压式较多，初压和低压有的采用弹簧加压。图7-35所示为QJM40和QJM100的气路系统。由空气压缩机1作为气源，压缩空气首先经过分水滤气器2进行净化，然后，分成两路，一路通过调压阀A，实现初压和低压，另一路通过调压阀B，实现高压，并通过油雾器6实现润滑。当机床启动前，手动旋钮，接通电磁阀DQ，使低压空气经梭发阀7，单向接流

44、阀9，进入汽缸10的上腔，推动活塞下降，使压力球头下降至镜盘接头上，施加预调的初压。机床启动后，经时间继电器2SJ（图7-36）初压延时，接通电磁阀GQ 闭短高压空气，进入最后的低压精磨，待低压延时后，电磁阀DQ断气，当手动接通电磁阀BQ，使高空气进入汽缸10的下腔，活塞开始上升，完成一次工作循环。QJM40小球面高速精磨机与QJM100中球面高速精磨机的电路图如图7-36所示。主令开关1K投向位，电磁阀“DQ”的电，汽缸供气是压力头下降，压力续电器YT触点闭合。启动按钮1AN1，接通交流接触器1C或2C，并自锁。主轴电机1D运行。同时接通shf，开始供冷却液，当时间续电器3SJ同时得电，3J

45、Z常开触点闭合，使电磁阀GQ得电，汽缸进高压气体，按高压进行加工。当3JZ延时结束，常开触点使时间续电器4SJ得电，4SJ的延时，为低压加工的时间。当4SJ延时结束，其常开触点闭合，交流接触器3C得电，主轴电机1D和摆轴电机2D同时停止运行。主令开关1K打向位，汽缸排气，是压力头回升，同时电磁阀shf断电，冷却液停止供给，整个精磨加工结束。（二） （二）打曲率半径球面高速精磨 机QJM220大球面高速精磨机用于精磨曲率半径120的球面或平面零件。大曲率半径零件加工的特点是不能采用准球心法，否则，受力情况不好。所以，QJM220大球面高速精磨机是采用准球心与平动法相结合的原理。其加工原理如图7-

46、37所示。1为磨盘，2为镜盘，3为压力头，4是转角中心，5为磨盘表面与工表面曲率中心。磨盘与镜盘的起始位置是使两者的回转轴线相交于曲率中心O，此时并使用两者的边缘对齐，则两轴线之间的夹角为，转角中心4到镜盘回转轴之间的垂之距离为L，则 =（arcsinDjm/2R）-(arcsinDj/2R) L=Asin式中R为工件的曲率半径；Dj和Djm分别表示镜盘和精磨盘的口径；A为从曲率中心到转动中心的距离。图7-37所示为镜盘与镜盘之间开始加工时的相对位置，此时，镜盘的轴线与图7-38中摆轴16相平行，加工摆动时，压力头始终绕摆轴16作圆弧摆动，压力头的球头若不考虑沿汽缸活塞杆的话，则它在一个倾斜的

47、平面中运动。1、 1、QJM220大球面高速精磨机转动系统图（如图7-38）（1） （1）轴转动：由主轴电机1经一对三角皮带轮2、3，三角带塔轮4、5之中间轴19，带轮2和3均可单独转动，分别与电磁离合器6、7联接，当电磁离合器通电后，即可使中间轴19转动，通过皮带塔轮8、9，使主轴10转动。电机1为双速电机，当皮带塔轮8、9用下面一对皮带轮转动时为精磨用，可的四种主轴转速；用上面一对皮带轮转动时为抛光用，同样的也可得四种主轴转速。（2） （2）摆轴转动：由摆轴电机11直传动蜗轮蜗杆减速器12，由减速器输出轴联接偏心盘13，经连杆14、摆杆15、传动摆轴16，使压力球头17作绕摆轴16的摆动。

48、（3） （3）主轴和摆轴的制动：主轴制动由中间轴上的电磁离合器18来实现。摆动轴制动则由摆周至蜗轮蜗杆减速器12上的行程开关发出信号，使摆轴电机制动。（4） （4）整个摆架部可以绕AA轴线用手轮使其转动其一角度,使摆轴16同样偏离垂直位置角.2、 2、QJM220大球面高速精磨机系统QJM220大球面高速精磨机使用高速气动加压,同样地分为:出压、高压、低压等三段.所以,气路系统与QJM40小球面高速精磨机、QJM100中球面高速精磨机十分相似.3、 3、QJM220大球面高速精磨机电路系统QJM220大球面高速精磨机包括主轴转动、摆轴摆动,上盘相对于下盘随动;然后对工件相对与磨盘加压分初压、高

49、压、低压.整个加工过程中包括冷却液的供给,温度控制,最后,主轴和摆轴的制动,所有这些程序全部由电器控制.由于这些程序与小球面机床与中球面机床没有什么原则区别,所以,它们的电路系统原理也是十分相似的.4、QJM220大球面高速精磨机技术参数QJM220大球面高速精磨机技术参数如表7-13所示.表7-13 QJM-220 大球面高速精磨机技术参数工作范围 120-压力头最大升降距离120主轴轴数1压力头汽缸直径80最大磨盘直径 mm260汽缸活塞行程85最大镜盘直径 mm220压力头工作压力150-1500主轴转数 r/min400;600;800;1200主轴接头（锥度）1：5（55）M422摆

50、速 min120;25;主轴定位端距摆轴转动中心距120摆幅 mm025压力头摆动中心与主轴中心距360摆动调节范围 060转动中心距台面高度150摆架转动角度030主轴电机2.5压力头对主轴中心前后位移30摆轴电机0.37(三)平面高速精磨机PJM320平面高速精磨机用于精磨几镜盘.1、 1、PJM320平面高速精磨传动系统(图7-39)(1) (1)主轴传动 主轴电机1敬意对三角带轮2、3至六级变速箱5,从而使变速箱的输出轴得到六级转速,由变速箱三角皮带轮6、主轴三角带轮7使主轴8得到六级转速.变速箱的变速通过两个柄调节来实现.(2) (2)摆轴传动 由电机9,经一对三角带塔轮10、11,传动蜗轮赶减速器12,由减速器输出上的偏心盘14经连杆15传动摆轴16,使压力头以20或30min作左、右摆动。压力头与主轴磨盘的距离高低可由丝杆螺母17、18手动调节。压头力前后位置可由手轮19、齿轮齿条20、21调整。2、 2、PJM320平面高速精磨机由汽缸实现加压，同样的采用初压、高压和低压三个阶段，所以气路系统的原理图与球面高速精磨机的气路图十分相似。3、 3、PJM32