光学平面零件蕴含棱镜、平行平面板、平面反光镜、平晶、光楔、光盘片基、滤光片、波片、倍频器等等。其大幼从φ1mm到φ1000mm,资料重要是光学玻璃,有时是光学晶体,为了达到高精杜纂高效能,选取技术步骤好多,有铣磨、精磨、研磨、抛光、分离器抛光、环抛、水中抛光、单点金刚石飞切(SPDFC)、推算机机节造幼工具抛建(CCP) 、离子抛光等等。

从机理上调查,能够综合为三类根基步骤

1、范成法形成平面

特点是依附机床的精确活动形成平面包络面,对机床精度要求高.如用筒状金刚石磨轮铣磨平面,按正弦公式当α=0时,R=∞范成了单方面(出产上为了排屑排冷却液方便, α 有一个幼量,表表微凹)。单点金刚石飞切也是依附高速旋转的轴与飞刀作直线活动的工作台垂直而范成了平面.工具与工件的加工接触为线接触。

2、概括复印法或母板复造法

这种复造法与光栅复造法不一样,在复造过程有磨削研磨、抛光过程。选取精磨模、抛光模(固着磨料抛光模与柏油抛光磨)加工的均属于这一类.工具与工件的接触为面接触。

3、幼工具建磨法

       推算机节造抛光(CCP)离子束抛光与手建属于这一类,逐点抛建,边检边建,精度能够很高，对部门建改极度方便.工具与工件的接触为点接触。

(一) 、铣磨成型光学平面元件

     我国QM30、PM500、XM260研磨机直到NVG-750THD型双轴超精密平面磨床等大型平面铣磨机利用范成法道理高效铣磨出平面,并且能够选取适当的金属夹具,将角度建磨变为平行平面的铣磨.机床磨轮轴与工件的平行度、轴向经向跳动影响棱镜的角度精度.铣磨成型是光学平面元件毛胚加工的重要技术步骤之一。

图一就是PM500铣磨平面的范成活动,图二就是改进的QM30铣削平面的范成活动。

图三是大型的NVG-750THD型双轴超精密平面磨床。

图三. 大型双轴超精密平面磨床

(二) 、光学平面的磨削、研磨与抛光

     沉点在于加工出高精度光学表名义型(N、△N),磨削、研磨与抛光的活动大局好多,但其特点是一样的,光学平面精度的获得不重要依附机床的精度,而重要依附母板的精度的传递,应该沉点钻研与把握三个机理。

1.概括复造法

2.母板的产生、维持与建复

3.三块平面的对磨与建改

    平面精磨模要用金属平磨来建磨,金属平模就是母板,低速环抛机的校对板是母板,高速环抛机的聚氨酯抛光盘建改好后也成了母板.母板最原始最根基获得的法子是三块平模的对磨与相互建改.研磨(精磨)与抛光过程就是母板的精度的维持、粉碎与建复过程.精磨模、聚氨酯抛光模与固体磨料抛光模靠近刚体,比力好满足抛光方程要求,所以母板面型维持的功夫长,适合高效加工要求。柏油抛光模塑性大,不满足抛光方程要求,柏油模在抛光过程一向处于粉碎与建复过程,是古典抛光的特点,效能低,精度高,并且表表粗糙度好。

1、平面的高速精磨与抛光

这是平面的高效的加工的根基步骤。例如,在JM030.3、三轴精密精磨抛光机床(φ300)与PLM400平面精磨机(φ500)(图4、图5),选取高速高压、固着磨料精磨模、固着磨料抛光磨与聚氨酯抛光模等,并选取合理的工艺参数(速度、压力、工具大幼、摆幅、供液量、液温等),能够达到按时定光圈定表表质量的主张.精磨模与抛光模是工作母板,而合理的工艺参数建工作母板不容易粉碎,因而能够较长功夫维持面型,维持正常出产。

图四.JM030.3三轴精磨抛光机

2、高速环型抛光法

       HPM60、80、100及JP650型环型抛光机的抛光盘直径为600、800、1000及600mm.

工件可以为平面,也可以为棱镜组合光胶镜盘或金属夹具组合棱镜镜盘.由于HPM机型选取变频调速,软启动,软终场,活动安稳,低噪音使用更为方便。

       这类机床的工作道理也是母板复造法,要求底盘拥有高的平面性,工作盘有时常建改环或分离器,主轴转速高15-85rpm，通常用聚酸脂抛光片加抛光悬浮液抛光.显然建好聚酸脂光盘的平面性是一个关键，能够用平面金属模来建改也能够用金属建改环来建改，这种步骤是中等精度的高效加工步骤.

图六a.JP560环抛机示意图

图6b.JP560环抛机

图六c.HPM100环型平面研磨抛光机

3、低速环型抛光法

     高精度的平面(如平晶或薄型平面)适合用低速环型抛光法。这种步骤也是母板复造法,由于工作母板(柏油抛光盘)拥有可塑性,是边抛光边建改的,校对板起维持与建改作用,而速度、压力也起维持与建改作用.

⑴低速环抛法的道理

  凭据Preston抛光方程.对工件平面上肆意一点M(x,y)(图六)的抛光量h(x,y)为

h(x,y)=A∫T O P(x,y)V(x,y)dt

式中,P－M(x,y)点的瞬时压强

      V(x,y)－M(x,y)点的瞬时速度

      T－加工功夫

      A－与加工过程有关的工艺系数

      V－(x,y)作如下分析:

当推动平面的着力点靠近接触面时，压力也趋于均匀，从而获得了均匀抛光（磨损）的前提。

热变形是精密加工时要关注的问题，由于抛光热使平行平面工件产生厚度方向的温度线性散布，用△t暗示，设工件表经为D，厚度为d，工件资料的热膨胀系数为α，则平面造成球面性变形，求面的矢高为h，则

                    h=D2α△t/8d

如工件资料选取微晶玻璃或石英玻璃，则热变形很幼。

⑵低速环型抛光法的工艺参数及工艺设备

以浙江大学1984年机械部签定通过的RP-1000环型抛光机（图七A），漯河利生光学机械责任有限公司HPM150型环型机是低速环抛机（图七B）为例会商参数。

图七a、RP-1000环型抛光机（照片）

图七b HPM150型环型抛光机

1 环型抛光模：抛光；反矶韧ǔＮ坠饽Ｖ本兜0.33～0.38,抛光模底盘用铝合金造成，在抛光机上通过端面车削后即可造作柏油模，模层厚度10～10mm之间，抛光胶中通常参与K－17塑料粉，以增长韧性与不变性，抛光模应加造不通过中心的方格槽，抛光模通过车削或其他步骤进行建整。若是选取玻璃或花岗岩作衬底，则模层厚度能够大大减薄。

2 校对板：能够用熔融石英、微晶玻璃，K4及K9玻璃造作，也有效金属盘贴以玻璃来包办整块玻璃造成校对板。校对板直径通常为抛光模直径的1/2～2/3。

3 工件夹吃祺：能够用玻璃分离器，也能够用金属贴以玻璃造成工件夹吃祺。

4 转速：主轴速度在精抛时为10～15cm/s之间，速度精度为1%，这时ω1 与ω2靠近。

当然，也能够在校对盘卡轮上加装马达，以驱动校对盘的旋转，使ω2趋近ω1。

5 抛光液：选取点滴式参与氧化铈抛光液，或选取浸没式抛光，后者有利于温度节造，最

好选取离子水，节造PH值。

6 温度：室内温度为23℃～25℃，最沉要的是室内温度梯度（空间）与温度变动（功夫）的节造，通常用部门自动温控在±0.05℃内。

7 校对板工件（工件夹吃祺）装御器：我们设计了一台特殊的推车，高度能够调整，

并带有一组带橡皮圈的滚柱，装御很发方便。

       我国几个重要单元的1m环抛机重要工艺参数对照表如表1所示。

表1   我国1m环抛机重要工艺参数对照表

⑶K17的作用

       K17是塑料的贸易商标，就是聚乙烯醇，呈粉末状，色白。聚乙烯醇没有肯定的熔点，加热时软化，拉伸又沉新结晶，有着显著的纤维圈。温度高于71±0.2℃时热膨胀系数大，沉复加热出现滞后景象，其变形率如图所示。在抛光模中增长韧性，提高切削机能；提高不变性，低于60℃时，不会变形。抛光的工作温度低于30℃～40℃，高于71℃时易变形。

⑷造胶与造模工艺

       180°配胶，140℃保温，100℃加K17（有的单元70～80℃时加K17），40～50℃倒胶造模（底模预热到40～50℃），天然冷却、固化，车平开槽，通常为25X25，宽5，深4，（美国宽4，深6），50℃温水建模，用校对板与工件夹吃祺建平，有时用工具（刮刀、砂轮）作部门建改。

⑸环型抛光法的利益

     ①、环型抛光模比圆盘型抛光模的相对速度工均匀，光ω1→ω2时工件与抛光模之间相当于直线匀速活动。

     ②、用校对板与夹吃祺包办分离器，仍维持了分离器的作用，当工件尺寸或状态扭转时，只有扭转夹吃祺即可，不用加工一个高精度平面的大分离器。

     ③、允许在不；⒉蝗∠滦６园逵爰谐造鞯那榭鱿陆屑煅榛虻骰还ぷ，维持陆续抛光，有利于提高效能与温度的平衡，维持抛光模的平面性。

     ④、抛光模表表各部门顺次暴露，使之散热容易。

     ⑤、抛光模露出的空间地位固定，易于实现自动抛光与自动加水。

4 分离器抛光法

在二轴杠杆式抛光机上用分离器抛光法（图七A）实现高精加工平面是比力轻便的步骤。我们在YM015.2A型二轴机上装置了二个蟹钳式分离器摆架(图七B),主轴1.5～20rpm,摆2～25rpm(变频无极调速),抛光模铝底模直径为ø500,水盆ø530,分离器ø400,通常D抛=1.25D分.当工件为ø150时,一只分离器能够有三个分离孔，同时加工三块ø150平晶。为了操作方便，摆架应有抬起职能，推动分离器的滚轮的着力点应在滚轮的下部。

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