第8章 抛光工艺1

第10章抛光工艺主讲:王君Email:[e-mail]:13509419790第10章抛光工艺光学零件加工技术2主要内容10.1抛光的机理10.2光圈10.3古典法抛光工艺10.4高速抛光工艺10.5平面抛光工艺10.6高精度球面零件的抛光工艺10.7高精度平面零件的抛光工艺第10章抛光工艺光学零件加工技术3教学要求１、了解抛光的机理，掌握抛光的目的及方法２、掌握光圈的识别与度量３、掌握两种方法的加工原理、工艺过程及问题的分析处理;４、了解几种高速抛光的设备及结构参数;高精度零件抛光的工艺特点。５、了解加工设备及工装夹具;第10章抛光工艺光学零件加工技术410.1抛光机理10.1.1抛光是精磨以后的一道主要工序。一、抛光的目的1、去除精磨的破坏层，达到规定的表面疵病（Ｂ）；2、精修面形，达到规定图纸要求的面形精度（Ｎ、△Ｎ）；3、用于控制高精度尺寸公差（平行差、角度误差等）二、抛光原理抛光剂加在抛光模与零件表面之间（也有加在塑料膜内），借助二者相对运动，使零件逐渐抛光成具有一定的面形精度和质量的光学表面。第10章抛光工艺光学零件加工技术5三、抛光的本质（1）1、纯机械学说抛光过程看作研磨过程的继续，尖硬的磨料颗粒对玻璃表面进行微小切削作用是基本的，其依据：抛光表面有起伏现象;一定条件下磨料也能作抛光剂;玻璃重量有明显减轻;抛光剂颗粒直径在一定范围内，效率与颗粒大小成直线关系;一定条件下，抛光效率与速度、压力成直线或近似直线关系第10章抛光工艺光学零件加工技术6三、抛光的本质（2）2、化学学说抛光过程是玻璃表面、抛光剂、抛光模和水作用下，发生错综复杂的化学过程。其依据Ｐ1353、流变学说抛光过程是由于摩擦热引起表面热塑（熔）性流动和化学作用引起分子流动，从而形成分子重新分布的过程。其依据：Ｐ135第10章抛光工艺光学零件加工技术7三、抛光的本质(4)4、机械、物理、化学学说抛光过程是一个具有机械的化学的和物理化学作用的综合过程，但机械作用是基本的，化学作用是重要的，流变现象是存在的。第10章抛光工艺光学零件加工技术810.1.2各工艺因素对抛光的影响一、抛光剂1、种类：白粉：硬度高，粒度大，效率高，但光洁度差。红粉：2、供给量：适中量。过小粉粒少，降低效率；过大水量过多，减小化学作用，降低效率。3、浓度：液固比（白1：5；红：1：4～8）。4、ＰＨ值：5.5～6.5下添加剂:第10章抛光工艺光学零件加工技术910.1.2各工艺因素对抛光的影响(2)二、抛光压力和速度:在一定限度内与抛光速率成线性关系。三、温度、湿度;60～70％四、抛光模层材料不同的抛光模层材料其抛光效率是不同的.五、精磨质量足够精确的表面几何形状和适当的N低凹值;表面结构应凸凹层深些，裂纹层小些最好。C223第10章抛光工艺光学零件加工技术10§10.2光圈光学表面的面形偏差：被检光学表面相对于参考光学表面的偏离程度。抛光质量：面形偏差和表面疵病B检验抛光表面的面形偏差的方法：干涉图样法：接触法：样板检验法非接触法：干涉仪法阴影法：样板检验是光学零件制造中使用最广泛、最简便的一种精密检测方法。第10章抛光工艺光学零件加工技术1110.2.1样板检验原理在光学加工中，光学零件的面形偏差是通过样板的工作（参考）表面与被检表面相接触时，当两者的面形不一致就形成一楔形空气层，当波长为λ的光射到空气层上便形成等厚干涉条纹。此干涉条纹称为光圈。如图示由于误差是在圆形检验范围内，通过观察到的光圈数目、形状、变化和颜色来确定且用光圈表示，故样板检验也称“光圈检验”。第10章抛光工艺光学零件加工技术1210.2.1样板检验原理（2）一、光圈数N与空气层厚度△h的关系：二、光圈数N与曲率半径偏差△R的关系：三、光圈半径rk与波长λ的关系：对于同一级干涉环，波长λ越长，干涉条纹离接触点愈远。2Nh24DRNRkRrk第10章抛光工艺光学零件加工技术138.2.2高低光圈的判别根据两表面的接触情况可分为:高光圈：零件表面与样板中心接触，属正偏差低光圈：零件表面与样板边缘接触，属负偏差一、微压法：1、周边加压法：条纹从边缘向中心移动为低Ｎ，反之亦反。2、侧压法：条纹弯曲的凹向背向着力点为低光圈；条纹弯曲的凹向朝向加压点为高光圈。第10章抛光工艺光学零件加工技术148.2.2高低光圈的判别（2）二、色序法：白光照射下，从中心到边缘当色序“蓝-红-黄”时为低光圈，当色序为“黄-红-蓝”时为高光圈。三、移眼观察法：眼由上向下再向外移动，光圈向里收缩为低光圈;反之则为高光圈。第10章抛光工艺光学零件加工技术158.2.2高低光圈的判别(3)四、局部偏差：和像散光圈：两个相互垂直方向上光圈数Ｎ不等的最大代数差中心低：中心部位凹陷中心高：中心部位凸起塌边：边缘部位塌陷翘边：边缘部位翘起N1N2第10章抛光工艺光学零件加工技术16高低光圈识别图第10章抛光工艺光学零件加工技术178.2.3光圈的度量一、半径偏差Ｎ：如图所示图a为N1:图b为N1：Ｎ＝0：呈灰白色利用颜色-间隔对照Ｂ8-12maxdNNHhN第10章抛光工艺光学零件加工技术188.2.3光圈的度量(2)二、面形偏差△Ｎ：如图所示：像散光圈:椭圆、马鞍、柱形局部偏差:yxNNN＝1HeN＝2第10章抛光工艺光学零件加工技术198.2.3光圈的度量三、小样板检大零件如图为一低光圈零件:当时：零D样D2样零样零＝DDNN24DRNR光圈数N与半径偏差△R的关系：ΔRDh82由图可知：22028118RRDRRDh＝2Nh第10章抛光工艺光学零件加工技术20§10.3古典法抛光工艺是一种历史悠久的抛光方法，是在研磨—抛光机上，采用抛光柏油制成的成型工具和散粒抛光剂来加工精磨后的零件。其工艺特点：转速低，压力小，加压方式用加荷重方法实现的。这种抛光方法效率虽低但能获得较高的精度。10.3.1抛光机10.3.2抛光模10.3.3抛光的工艺过程10.3.4光圈的修改10.3.5表面疵病第10章抛光工艺光学零件加工技术2110.3.1抛光机第10章抛光工艺光学零件加工技术22第10章抛光工艺光学零件加工技术23第10章抛光工艺光学零件加工技术248.3.2抛光模一、材料:1、柏油：Ｂ、Ｎ都有要求2、毛呢毛毡：Ｂ高，Ｎ低3、古马龙：Ｎ高，Ｂ低二、模层硬度：当单位面积的Ｐ大，主轴转速快，室温高时较硬，反之较软。合适：模表面有些微微发亮，颜色同抛光粉颜色相近。过软：表面发亮，呈油光光的沥青色。过硬：模表面发毛。第10章抛光工艺光学零件加工技术2510.3.2抛光模（2）三、制作：由基模+一层抛光胶层1、球模半径：凸抛光模取“－”，凹抛光模取“+”b的厚度：按表8-3选取2、平面抛光模：约成凸球面，一般高1～2道圈。3、抛光模的直径和高度：取决于镜盘的尺寸和相对位置，见表8-4bRRpjtpmDpmH第10章抛光工艺光学零件加工技术26表8-3抛光柏油层的厚度被加工表面的R（mm)55~2020~5050~7575~125125抛光模柏油的b(mm)0.5~11~1.51.5~3.02~33~43.5~5第10章抛光工艺光学零件加工技术27第10章抛光工艺光学零件加工技术2810.3.2抛光模（3）抛光模的制作：凸球面模：将预热后的基模的3/4放到熔化的抛光胶里，粘上抛光胶并逐渐加厚，用凹的标准压模（镜盘）压型。用小刀划同心圆环或中心位置处开小孔。凹球面模：预热的凹模内倒入熔化好的抛光胶，用凸标准模（镜盘）压型。注意：压制前为了便于胶膜，可在压模或工件表面上涂一层薄的抛光液。第10章抛光工艺光学零件加工技术2910.3.3抛光的操作过程一、抛光前的准备工作清洁工作、检验镜盘质量，机床选择二、机床调整：主轴转速、三角架摆速和摆幅，上下模中心位移量，压力。注意：防止主轴转速与摆速的藕合三、抛光过程：粗抛光：控制各工艺因素对镜盘均匀而快速地按一定光圈范围抛亮，即大致抛去砂眼。精抛光：修正光圈达到最后要求的技术指标。第10章抛光工艺光学零件加工技术3010.3.4光圈的修改一、影响光圈的因素1、材料应力2、零件受热产生预应力3、粘结胶的拉力4、室温不均5、模子表面与零件表面接触不良6、机床：主轴转速、压力，与镜盘的相对速度、相对位移等。第10章抛光工艺光学零件加工技术3110.3.4光圈的修改（2）二、光圈N的修改：Ｐ142Ｂ10-51、提高主轴转速：增加边缘部分与上模接触区域的抛光强度。2、加大压力：提高接触区域的抛光强度3、加长铁笔：使上模的中间分与下模的边缘部分同时得到修整。4、加大摆幅、摆速：使上模中间和下模边缘部分加速抛光5、刮模：抛光模在修刮部分的抛光效率降低。第10章抛光工艺光学零件加工技术32表8-5第10章抛光工艺光学零件加工技术3310.3.4光圈的修改（3）镜盘在上：高Ｎ：铁笔伸长，摆幅加大；低Ｎ：铁笔放中间，摆幅减小。镜盘在下：高Ｎ：铁笔放中间，减小摆幅；低Ｎ：铁笔伸长，加大摆幅。高Ｎ：多抛中间，刮模边缘，，摆速，Ｐ，粉淡些。低Ｎ：多抛边缘，刮模中部，，摆速，Ｐ，粉浓些。对铁笔位置和摆幅的变化应分镜盘的位置：主n主n第10章抛光工艺光学零件加工技术34三、局部误差的修改1、塌边：零件边缘磨削过多或降Ｎ时未到边产生原因：1）模子：深度大，表面干枯；太紧，与镜盘不吻合引起抖动2）摆幅不合：镜盘在下，加大镜盘与模子中心距和摆幅，反之3）精磨塌边：重新精磨4）改Ｎ：高改低时未到边，镜盘在下，加大摆幅继续加工2、勾边：零件边缘磨削不足1）模子：深度小，柏油太软2）抛光剂太淡3）摆幅不合第10章抛光工艺光学零件加工技术35三、局部误差的修改3、局部低：中心磨削过多或升Ｎ时未到中心1）模子：半径不合，中心有凸包，柏油太软，与镜盘中心距和摆幅不合适（镜盘在上，应减小中心距和摆幅）2）低改高时未修到中心：摆幅或刮模子边缘4、局部高：中心磨削不足1）模子：中心有凹陷，柏油太软2）镜盘与模子两者接触面积过大，抛光剂不易到中心3）中心距和摆幅不合，镜盘在上，中心距和摆幅4）抛光剂太淡第10章抛光工艺光学零件加工技术36三、局部误差的修改5、象散光圈：1）模子不规则2）零件排列不合理3）三铁架太偏4）速比藕合5）抛光剂加得不均匀6、带毛零件表面有微小凹陷和波纹1）模子：表面太粗糙，柏油油质太小2）抛光剂颗粒太粗3）抛光剂与柏油模不吻合4）镜盘与抛光模两者松紧不合适第10章抛光工艺光学零件加工技术3710.3.5表面疵病一、麻点：精磨不合格，零件发生走动二、擦痕：看光圈时；辅料不清洁；模子使用时间太长；柏油太硬三、印子：油印、水印、霉印、火漆印（玻璃的化学稳定性差）四、闷光层：精磨不合要求；抛光时间太短。第10章抛光工艺光学零件加工技术38第10章抛光工艺光学零件加工技术39§10.4高速抛光工艺实质：在高速高压下，以尽量高的效率抛光出中等尺寸、中等精度的批量零件。10.4.1准球心弧线摆动高速抛光10.4.2固着磨料抛光10.4.3盘上检验及下盘第10章抛光工艺光学零件加工技术408.4.1准球心弧线摆动高速抛光一、特点：1、摆架带动上模（镜盘）作弧线摆动，摆动轴线通过下模中心o，压力Ｐ的方向始终指向曲率中心且恒定不变。2、高速高压，自动供给抛光液。3、采用塑料抛光模，面形精度稳定。可定时定光圈抛光。第10章抛光工艺光学零件加工技术41优越性(与古典法相比)：1、生产效率高压力大，转速高，古典法为120min，其为15~20min。2、磨削均匀压力不随上下盘相对位置的不同而改变。可加工超半球。3、减轻了强度弹簧加压和自动连续供给抛光液，能多机管理。4、对室温的要求不严抛光液温度可自动调节，不受室温和外界条件影响。5、机床体积小，操作简单，易于掌握第10章抛光工艺光学零件加工技术42二、抛光模（一）、对抛光模的要求：1、微孔结构：吸附、贮存抛光颗粒；增加压力，进而增强抛光效率。2、耐热性：能承受高速高