光学冷加工基础知识教育概要ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,凤凰光学上海有限公司,光学冷加工基础知识新人教育资料,光学基础知识讲解目录,光学零件（镜片）概述,光学镜片材料介绍,镜片加工流程,荒折工程简介,砂挂工程简介,研磨工程简介,芯取工程简介,镀膜工程简介,粘合工程简介,涂墨工程简介,光学基础知识,QA,检查,光学零件概述,光学零件按结构和工艺特点可分为,：,透镜,棱镜,反射镜,分划元件,平板元件,光楔等,光学零件概述,透镜,：,由两个折射曲面或一个曲面和一个平面所围成的透射体。,作用：改变光线在光路中的运行方向，使光线产生会聚或发散效果,光学零件概述,按作用功能可分为,:,正透镜与负透镜,(,见后,),按表面几何形状可分为,双凸透镜,双凹透镜,平凸透镜,平凹透镜,弯月透镜,光学零件概述,棱镜：,由两个或两个以上相交的折射或反射平面所组成的透射体,。,作用：分光或使光线转折作用,根据棱镜的结构和工艺特点，可分成多种类型。,棱镜举例,:,直角棱镜、等腰棱镜、斜方棱镜、五棱镜、直角屋脊棱镜、等腰屋脊棱镜等,90,度,180,度,光学零件概述,透镜图样,透镜图面的表示一般以镜片的光轴为中心的全部面为制图标准，如,：,球面之曲率半径值表示：若曲率中心在图面之右侧，,R,值即记入（,+,），反之为（）值，,R,绝对值大之为,S,面，反之为,D,面，,右图的曲率半径也可标示为：,R1=+43.4526R2=-43.4526,平面标,:/PL,光学零件概述,光学零件技术条件（透镜为例）,透镜形状和结构参数,：,曲率半径,R,、曲率中心位置；,透镜中心厚度,d,、边缘厚度,t,；,外圆直径,D,、有效孔径,D,O,；,倒角的位置、角度和宽度。,光学零件概述,五项透镜加工精度及表面质量技术条件：,光圈数 ：,N,；,局部光圈数：,N,；,中心偏差：,C,；,原器精度：,R,；,表面疵病,(,外观,),等级：,B,光学零件概述,光学面形精度（,N,、,N,）,标示：,N-,光圈符号,N(-3),表示被检球面和,样板,（原器）标准面,R,值存在偏差时，所允许出现的最大干涉条纹环数（牛顿环本数）。以,546nm,的单色光为基准。,例：当,N=-3,时，如上述标示则公差范围为：,0,本！,当,N=3,时,则如上述标示公差范围为,:+6,本！,当,N=+3,时,则如上述标示公差范围为,:+6,0,本！,N-,局部光圈（亚斯）,表示上述干涉条纹的不规则程度（牛顿环之局部变形 量），表征光学表面存在的凹坑、凸起、折断等缺陷。,N,和,N,为光学表面的面形精度指标，通过垂直于被检面方向观察获得，也可用激光干涉仪检测。,设计时一般取：,N=(0.1,0.5)N,+3,-3,光学零件概述,光学表面疵病（,B,）,标示：,B,表面疵病符号，只有光学表面用，表示光学表面存在的划伤、擦痕、破点、麻点、破口等缺陷。,通常也称外观，国内外大部分使用美国军标，也有用德国标准的。,外观的检查均是靠目视在特定环境及光源下进行判断。,光学零件材料简介,无色光学玻璃,行业内使用最多，光学常数是最主要的性能指标，也是分类及定牌号的主要依据。,无色光学玻璃类型,根据色散系数,d,的大小，无色光学玻璃分二大类,18,种类别：,冕牌玻璃,d,50,火石玻璃,d,50,冕牌与火石玻璃性能特征比较,冕牌玻璃,K,（,Pb,3%,）,火石玻璃,F,（,Pb,3%,）,折射率低（,nd,=1.501.55,）,折射率高（,nd,=1.581.95,）,色散大,(,d,=5562,),色散小,(,d,=2350,),性硬、质轻、透明度好,性软、质重、带黄绿色,光学零件概述,光,学偏心（,C,）,C,中心偏差：,光轴与镜片几何轴之偏差，也常用角度表示,;,光轴,:,两轴面中心的连线称为光轴,;,偏心的存在会使系统产生慧差、象散的象差,透镜存在偏心时，透镜的边缘厚度也有差异,（边厚差,t,）。,t=D*C/f*,（,n-1,）,加工中通过定心磨边保证偏心。,一般,有光学定心及机械定心二种方式,光学零件概述,镀膜：,光学零件表面一般都要镀膜，镀膜要求依光学设计进行,薄膜分类：增透膜、反光膜、分光膜、滤光膜、保护膜等等,按结构分单层、多层,大多数零件都是镀增透膜，主要参数是：,中心波长,0,、反射率,R,、透过率,T,若为多层膜须有透过率,要求的曲率线图,分光曲线,光学零件材料简介,光学玻璃的构成：,光学玻璃是由硅（,Si,）、硼（,B,）、磷（,P,）、铅（,Pb,）、钾（,K,）、钠（,Na,）、钡（,Ba,）、砷（,As,）、铝（,Al,）等多种氧化物在高温下形成复杂盐熔体，经过过冷而得到各向同性的无定形物体。,硅酸盐玻璃：以二氧化硅（,SiO2,）为主要成分,硼酸盐玻璃：以三氧化二硼（,B2O3,）为主要成分,磷酸盐玻璃：以五氧化二磷（,P2O5,）为主要成分,光学玻璃的熔炼过程：,配料,硅酸盐形成（,800-900,）,玻璃形成（,1000-1250,）,澄清,均匀化（,1400-1500,）,冷却（,200-300,）,成型,退火,型料,*澄清目的：消除气泡,*均匀化目的：去除条纹,*退火目的：消除内应力和校正光性,（再次加热到,400-600,摄氏度,),光学零件材料简介,环保玻璃,由于健康、环保的要求，欧美已禁止使用含,Pb,、,As,的玻璃，从而产,生出了许多环保玻璃，环保玻璃在光学常数上完全可达到上述含,Pb,、,As,的玻璃，而且各类物理化学性能指标应符合标准。,无色光学玻璃的质量指标,七项指标：,nd,、,d,与标准的允许差值,nd,和,d,在同一批玻璃中的一致性,光学均匀性,应力双折射,光吸收系数,条纹度,气泡度,光学零件材料简介,无色光学玻璃的工艺性,工艺性指的是玻璃可加工性的好坏、直接影响加工精度、效率及成本。,1,、工艺性取决于玻璃的理化特性，受玻璃的内部结构制约。,玻璃内部各类氧化物含量百分比不同，表现出的工艺性也不同。,2,、工艺性具体指标：,*化学稳定性：,玻璃抵抗水溶液、潮湿空气及其它侵蚀介质如,酸、碱、盐等破坏的能力。,*机械性质：,比重,脆性,抗拉、抗压强度,硬度（超软,FCD1/,超硬,S-LAL14,）,3.,镜片加工流程,从硝材投入到镜片完成主要工程：,备料,(,硝材,),荒折,(CG),砂挂,研磨,芯取,镀膜,粘合,涂墨,QA,检查,前,工,程,后,工,程,内部加工流程,：（前工程）,加工组别有,:,单片、多片,由于设备的加工范围和镜片的,特性，大流程有分：,*,CG,砂挂,D,研磨,D,多片,S,*CG,多片,S,砂挂,D,研磨,D,*CG,多片,S,多片,D,*CG,砂挂,S,研磨,S,砂挂,D,研磨,D,砂挂,荒摺,研磨,硝材,芯取,涂墨,镀膜,粘合,镜片加工流程,(,备料,),备料：,在加工光学零件时，需要为光学零件预备加工所用的材料，常称为毛坯料，硝材。,板料,条料,粗平料,型料,毛,坯,料,4.,荒折工程简介,荒折目的：,将毛坯料在荒折机上进行荒折粗加工，将零件切削出与公称球面较为 接近的球面，为零件的砂挂做好准备。,荒折加工对象：,零件的球面曲率半径、中心厚度以及表面光洁度。,切削工具：,筒型金刚石砂轮,荒折机床：,荒折机,，,如：,CG2.0,，,零件加工范围：,3mm,80mm,荒折工程简介,上海工厂荒折机简介：,使用荒折机共,2,种,：,1,韩国时代机（,CG2.0,）,2.,台湾勇溢（单片机器）,/,（成盘加工机器）,加工第二面,加工第一面,加,工,流,程：,硝 材,荒摺完品,荒折工程简介,荒折加工原理,（球面荒折原理）：,1.,球面荒折俗称,CG,，即为球面创成之意。如图：,5.,砂挂工程简介,砂挂工程定义,：,镜片加工流程：荒折,砂挂,研磨,砂挂,工程处于中间工序；相当于机械加工中的半精加工。,定义：对于来料之,CG,完品，切除其裂层，且达至规定之表面粗糙度,（外观）和面形误差（光圈,N,）、以及中心厚度（,T,）。,砂挂的目的：,保证零件达到抛光前所需要的尺寸精度、表面粗糙度及面形,精度,.,磨削工具：,砂挂皿,砂挂机器：,砂挂机,主要有：,下摆机、,SSP,、上摆机,LF,机,、,砂挂工程简介,砂挂方法分：,散粒磨料砂挂（细磨）,金刚石丸片砂挂（高速砂挂）,高速砂挂类型：,成型法,：准球心、用成形模具加工。,特点：零件表面的形状和精度是依靠磨具的形状与精度来保证的；,加,工,流,程：,加工第一面,荒摺完品,加工第二面,砂挂完品,砂挂工程简介,砂挂加工原理,：,设备底座马达带动主轴（砂挂皿）,转动：,1000,3000,min,-1,；摆动马达带,动工件轴,(,治具内镜片,),左右摆动,(,或前,后,),、治具,+,镜片因摩擦力产生之自身转,动，加以压力使镜片被砂挂皿切削，从,而三者运动之复合即为球芯运动，加工,出镜片表面（或球形之一部份）。,各工程特点,:,CG,砂挂第,1,道（半精加工）,砂挂第,2,道（精加工）,研磨（抛光）。,砂挂液,PH,中心厚度 抽检（自检、巡检、提检）手提式百分表,砂挂,丸片 光圈,/h,抽检（自检、巡检、提检）样板、测环,合皿 外观,（划痕、砂目等）,抽检（自检、巡检、提检）目视,重点管理项目 品质保证项目 检查方式方法 检查工具,皿基座,钻石粒,镜片,串棒,上治具,6.,研磨工程简介,研磨,主要机器：下摆机、,SSP,、上摆机、,LF,机等,光学零件的抛光是获得光学表面最主要的工序。,目的：,1,去除精磨的破坏层，达到规定的表面疵病要求；,2,精修面形，达到要求的光圈和局部光圈，最后形成透明规则的表面。,研磨机理,四种理论：机械磨削理论、化学作用理论、热的表面流动理论、,研磨的本质是机械、化学和物理三种作用的错综复杂的过程,分类,：单片研磨、多片研磨；低速研磨、高速研磨。,加工第二面,研磨完品,加工第一面,砂挂完品,7.,芯取工程简介,光学零件芯取：,目的,：校正偏心、外圆尺寸符合装配要求。,定义：,校正偏心的过程即为定心。是把透镜二个球面的球心调,整到磨边机主轴线上，使得磨边时透镜是绕自身二个球,心连线旋转，则用砂轮磨削出的外圆柱面几何轴和光轴,一致。,芯取的实质是把透镜的几何轴固定到光轴上,。,芯取,加工对象,：,零件的中心偏（,C,）、外圆直径（,D,）、深度、跳动、倒角,定心方法：,光学定心法、机械定心法,主轴精度 倒角、有效径 抽检（自检、巡检）倒角显微镜,切削液 外径、深度 抽检（自检、巡检）分厘卡、高度计,砂轮选择,/,调整 中心偏跳动 抽检（自检、巡检）偏心仪,外观（接头划伤）抽检,/,全检,（自检、巡检）,目视,重点管理项目 品质保证检 查方式方法 检查工具,主要日本机器：馆野机、湘南机、齐田机 韩国机器：光进机,芯取机,洗净机器,清洗溶剂 外观 目视,轻拿轻放,重点管理项目 品质保证检 查方式方法 检查工具,8.,镀膜工程简介,镀膜：,为了使光学零件具有所需的光学、电学、物理化学性能，可以在其表面镀上单层、双层或多层不同用途的薄膜，使其达到一定的光谱特性和其他性能。,镀膜方法,：真空镀膜、化学镀膜,真空镀膜设备：,真空镀膜机,说明：,1,特种光学工艺,2,光学加工中技术含量最高、高新技术密集、投资最大、回报最高。,3,衡量一个光学企业的水平,真空度、温度 膜色、外观 多层全数检查 透明胶带,/,目视,水循环 分光特性,（上、中、下）,曲线图 分光光度计,喷砂周期 膜强度 抽,2PCS/,伞 试膜棒,膜料 膜欠 抽检 目视,/,倒角显微镜,重点管理项目 品质保证检 查方式方法 检查工具,镀膜工程简介,薄膜的技术要求,：,1.,增透膜的中心波长、表面反射率、透过率,2.,反光膜的反射率,3.,薄膜的表面疵病,4.,膜层的抗磨强度,5.,膜层的牢固度,6.,膜层的环境稳定性,机器：光驰机 （,AR1300/OTFC,）韩一机,/,南光机,9.,粘合工程简介,粘合目的：,*改善象质,*减少反射光能损失,*简化复杂零件的加工,*保护刻划表面