光学实习报告

冷加工实习报告院系：光电工程学院班级：090106学生姓名：常凯学号：0901061012012年7月10日一、实习目的：1：通过生产实习，深入生产第一线进行观察和调查研究，获取必须的感性知识和使学生叫全面地了解光学零件制造厂的生产组织及生产过程，了解和掌握本专业基础的生产实际知识，巩固和加深已学过的理论知识，并为后续专业课的教学，课程设计，毕业设计打下基础。2：在实习期间，通过对典型零件机械加工工艺的分析，以及零件加工过程中所用的机床，夹具量具等工艺装备，把理论知识和盛传实践相结合起来，培养我们分析和解决问题的工作能力。3：通过实习，广泛接触老师和听工人技术人员的专题报告，学习他们的好的增产经验，技术革新和科研成果。4：通过参观有关工厂，掌握一台机器从毛坯到产品的整个生产过程，组织管理，设备选择和车间布置等方面的知识，扩大知识面。5：通过记实习日记，写实习报告，锻炼与培养我们的观察，分析问题以及搜集和整理技术资料等方面的能力。6：了解现代光学冷加工工艺的发展，通过自己动手完成两个凸透镜零件的加工，是学生所学得理论知识与实际相结合，巩固消化所学的知识，托宽知识面，培养实践操作技能。为以后的找工作打下牢固色基础。二、实习时间：2012年6月29日东风仪表厂冷加工实习时间第二批:2012年7月2日---7月7日作息时间：上午：7：50—12：00；三、实习地点：西安工业大学金花校区四、实习部门和单位：教五二楼光学冷加工实验室我校薄膜技术与光学检测实验室，1999年通过陕西省教委、计委、科委三家联合验收，成为省级重点实验室。陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室由舒朝濂教授任实验室主任，实验室拥有刘卫国教授严一心教授、朱昌教授、郭忠达教授、田爱玲教授等学科带头人。实验室主要研究方向为薄膜与等离子体技术、光学制造与检测技术、微光电器件制造技术及应用。实验室含光学工艺、光学检测、真空镀膜、微光电器件制造与检测实验室，拥有光学零件加工与检测、光学薄膜制造与检测、微光电器件制造与检测的主要技术装备，是光学工程专业的教学、科研实践基地。实验室在基础教学、科研成果等方面取得了一大批有影响的成果，光学工艺实验室在产学研方面做出了突出贡献，曾被评为“全国高校先进实验室”。五、前言：我国光学仪器的加工技术，虽然有较长历史但形成批量生产并具有完整的工艺是在新中国成立后。光学冷加工工艺在解放前虽然已有所采用，但缺乏完整性。解放后经过光学行业各方面人士及职工的努力，方逐步形成了较完善的加工方法。随着科技的发展和时代的进步，我国光学制造业已取得了辉煌的成果，进入了发展的高峰，已形成了很强的生产能力。据有数字统计的资料，我国光学制造能力已超过了五亿件/年，当然这不包括，一些小型民办企业的生产能力。在亚洲也好，在世界上也好，中国光学冷加工的能力应当是名列前茅的，但我们的技术水平却是比较落后。主要是表现在不能大批量生产高精度元器件，大部分企业不能长期稳定生产，不能制造高精度的特种光学零件。造成此种现象的原因：a.执行工艺规程不够。b.没有专门工艺研究和工艺设备的研究开发单位。c.没有行业法规。d.没有软件贸易企业，没有“光学工程”的承包单位。一周的冷加工实习结束了，通过老师的指导和示范，让我认识光学冷加工和熟悉了操作方法。我们本次实习主要是做光学冷加工的铣磨工艺，磨边与精磨工艺，抛光工艺，镀膜工艺，检测技术与方法。六、实验内容：光学冷加工过程分为以下几个主要步骤：铣磨工艺，磨边与精磨工艺，抛光工艺，镀膜工艺，检测技术与方法。（一）：铣磨工艺在这个工艺过程中我们主要是进了粗磨车间实习，由于学校所用玻璃毛坯是已经经过初加工处理，已到达相关要求，所以可以直接进行粗磨加工。实习过程中了解到，粗磨主要目的是去除毛坯余量，粗磨方式有散粒和金刚石磨料研磨，我们所观察的主要是使用金刚石磨料粗磨，磨料根据来源不同分为天然磨料的和人造磨料，所使用的模具主要材料为金刚石，还有过渡层和基体组成，粗磨液（也叫冷却液）主要成分为三乙醇胺，其作用是冷却玻璃表面，冲走碎屑，同时对玻璃碎屑起沉淀作用。我们的加工顺序是先铣一面使厚度达到5.3mm左右，然后加工另一面厚度保持在4.6~~4.8mm之间。1、球面铣磨原理采用斜截圆原理2、两轴交点与磨轮刃口的连线即为所加工球面的曲率半径。若磨轮的中径为DM，磨轮端面切削刃口的圆弧半径为r，磨轮轴与工件轴的夹角为α，则工件球面的曲率半径R为3、当磨轮选定后，DM和r均为定值，只要调节两轴夹角，即可以得到不同曲率半径的球面。4、加工凸面时，外凸包使实际加工的曲率半径增大，内凸包使曲率减小。5、铣磨过程优劣的指标有尺寸精度、磨削效率、工件表面粗糙度、磨轮的磨耗比等。6、面型的检验使用的是建议球面检测仪，与标准件数据对比来检测加工是否合格。rDRMsin2粗磨机有两种方式夹注毛坯，一种是吸盘式，这种方式需要一面一面的磨，另外一种方式是夹盘式的，他可以两面同时磨，控制磨轮与毛坯相对角度即可达到我们索要磨出的相应曲率半径的工件。面磨完成后一般还有个倒边磨，通过加金刚砂颗粒做为磨料保护玻璃免受损坏以及使之受力均匀，一般大约倒边45°。（图一）粗磨机粗磨的检验，一般是观察砂眼，检验中心度，边厚差，表面擦贴度，都应使其达到相应的技术要求方能送精磨车间精磨以及抛光。（二）、磨边与精磨工艺1、定心磨边（一般工艺流程中，铣磨之后是精磨，因为仪器夹具直径的限制，所以本次实习中先进行定心磨边，磨小外圆尺寸使零件可以装夹到精磨夹具中。）透镜的定心磨边是使透镜的光轴与圆柱面几何轴线重合（或基准轴），同时把外圆磨到给定的尺寸。定心磨边的步骤：1）.定心：通过一定的方法寻找并确定透镜光轴与基准轴重合的位置，即使透镜诸光学表面定心顶点处的法线与基准轴重合的位置。2）.磨边：相对于确定了的透镜光轴，磨削透镜的外圆，以获得光轴与基准轴重合的外圆直径，达到所要求数值的透镜。定心的方法有许多中，本次实习所用方法为机械定心法。被定心透镜放在一对同轴精度高、端面精确垂直于轴线的夹头之间，利用弹簧压力来实现定心的。使透镜整个表面与接头端面接触，这时透镜的两个表面的球心位于接头的轴线上，使透镜被夹紧的同时达到定心的目。机械法定心的特点操作简便，加工效率高，适用于中等尺寸、中等精度透镜的大批量生产。其他还有光学定心法、自准直像定心法、光学电视定心法、透射像定心法等。磨边冷却液可分为油性和水性两种，具有粘度低,冷却性强，润滑性好等特点，同时不损害皮肤，对机床设备无锈蚀，对环境无污染。一般采用401#冷却液、GX水基冷却液等。2、精磨精磨的目的：使零件表面的凹凸层深度和裂纹层深度进一步减小；获得所需的尺寸精度。此次实习精磨使用的是高速精磨机，使用金刚石丸片磨具进行精磨加工，精磨片在球面夹具上的分布必须使得精磨模在使用过程中的磨损规律符合“余弦磨损”。每道精磨工序时间为40s。（三）：抛光工艺抛光的目的是消除精磨的破坏层，达到规定的表面要求；精修面形，达到图纸要求的光圈数N和局部误差；为后续特种工艺创造条件。抛光的机理是机械磨削、化学作用和表面流动理论。抛光后零件的检验主要是利用光圈数来判定，光圈数的检验原理是等厚干涉。（图二）不同类型的精磨金刚石丸片磨具抛光的工艺中，所用的抛光液为二氧化锶（CeO2），夹具为比较柔软的纤维布料，其具体操作步骤为：将休整好的抛光模上紧在机床的光轴上，把待加工的零件放置在相应的夹具内，与机床上的抛光模相贴，调整机床的摆幅，启动机床对零件的第一面进行抛光，抛光完工后重复上述步骤，对零件进行第二面抛光，在抛光过程中，操作者必须对每件零件进行相应的自检，如零件的中心厚度、表面光洁度、光圈及光圈不规则度等。mnh22)21(22mnh图三、精磨抛光机（四）：镀膜工艺薄膜的作用在于改进基底的性能或功能。实现特定的光学特性优化表面性能，改善表面特性，进行微细加工，实现微制造；产生新功能特性。光学薄膜器件主要采用真空环境下的热蒸发方法制造。常用的薄膜制备方法有热蒸发、溅射、离子束辅助蒸发、电镀。各种光学玻璃因为其使用目的和环境的不同，对工艺的要求和光线的通透等也就不相同，镀膜这道工序就是为了满足这些要求而对光线光路等做出相应的调整。镀膜要求较高，学校所采用的是箱式电子真空镀膜机，在指导老师的介绍下，其基本原理是通过电子枪发射出来的电子在磁场的作用下受洛仑兹力作用而打在膜料上使膜料蒸发较均匀的粘附在玻璃镜片上，然后烘烤镜片使膜料粘固。镀膜后的镜片通过封光光光度计来检查其光谱曲线来计算其反射率、透射率等是否达到技术要求。在这种镀膜方式下，由于边缘线速度与中心线速度是不相同的，温度也并非出处相同，所以不能保证光学表面镀膜的均匀，边缘和中心必然存在一定的偏差。镀膜机工作时要求真空环境，真空等级分为初真空，低真空，高真空，极高真空，超高真空，一般要求工作环境为高真空,所处气压为10－3～10－5Pa。镀膜后的检验方法主要有判别颜色，观察器件的表面光洁度，测试所镀膜层的牢固度（使用擦拭法）。镀膜的具体工序如下所示：1．操作人员，必须取得岗位资格证书2．膜料的选择膜料MgF2纯度≥99.99％3．工房的要求温度控制在22°C±4°C，湿度≤80％，工房内一切设施摆放整洁。4．清洁基片用脱脂布蘸醇醚混合液擦拭零件表面，若表面印记不能用混合液擦去，可用细抛光粉擦，然后用醇醚混合液擦干，以哈气检查表面清洁程度。5．装料装件将擦拭干净的基片放置在镀膜用夹具上，并调整好夹具及基片的位置，以便蒸发时目测干涉色的变化，同时将蒸发源及膜料装好。6．开冷却水和扩散泵7．抽低真空打开机械泵低阀，抽低真空，打开低真空测量表头（热电偶真空计），测低真空度。8．离子轰击当真空抽至10～20Pa时开始轰击，轰击电流50～150uA，启动工转旋转工作，将低阀关闭，抽预阀（管道），当真空度降至20Pa时，关闭预阀，重新抽低阀，重复动作维持真空度在10～0.1Pa之间，时间10～20分钟。9．开高阀离子轰击10～20分钟，低真空在1～10Pa时，打开高真空阀门，待离子轰击辉光消失后，切断轰击电源。10．烘烧250°C～300°C11．测高真空当真空度到0.001Pa时，用电离真空计测量12．预熔除气当真空度至0.008Pa时开始预熔除气，预熔缓慢，至膜料彻底变为流动的液体。13．蒸镀当温度达到250°C～300°C时，真空度达到0.005～0.007Pa，即可蒸发，蒸发电流应比预熔时的电流略低，避免出现“打点子”，用目测观测反射色控制膜厚，到达指定颜色时停止蒸镀。14．冷却，充气当真空室温度降至200°C时，充气15．送检七、总通实习中的感悟首先、生产实习的顺利进行得益于扎实的专业知识。只有具备了扎实的专业知识才能在实习中灵活运用所学知识，光学冷加工过程分为以下几个主要步骤：铣磨工艺，磨边与精磨工艺，抛光工艺，镀膜工艺，检测技术与方法，在每一个步骤中都有我们必需注意的东西，比如说铣磨工艺必须注意零件的加工角度，加工时必需带水操作，刚开始铣磨时，手不要离开操作手柄。不要用力过大，以免损坏玻璃。磨边与精磨要注意磨边的定心问题，以及怎么去定心。精磨要注意操作手柄的用力问题，在我们刚开式精磨因用力的问题好多玻璃都加工坏了，再就是冷却液是油的，一定要防止箭射。抛光时一定不要忘了加压，一定要学会怎么去调整加工设备。镀膜时镀膜机工作要求真空环境，等等问题。对自己的要求经过过去七天的实践和实习，我对未来充满了美好的憧憬，在未来的日子，我将努力做到以下几点：一、继续学习，不断提升理论素养。在信息时代，学习是不断地汲取新信息，获得事业进步的动力。作为一名年轻人更应该把学习作为保持工作积极性的重要途径。走上工作岗位后，我积极响应单位号召，结合工作实际，不断学习理论、技能知识和社会知识，用先进的理论武装头脑，用精良的业务知识提升能力，以广博的社会知识拓展视野。二、努力实践，自觉进行角色转化。“理论是灰色的，生活之树常青”，只有将理论付诸于实践才能实现理论自身的价值，也只有将理论付诸于实践才能使理论得以检验。同样，一个人的价