光學零件的細磨(精磨)工藝

概 述

一、細磨工藝及其要求粗磨完工的零件表面是比較粗糙的，其幾何形狀也與圖紙要求差距較大，還不能用來進 行拋光加工，為此，零件的粗磨工序完工之後還必須設定細磨工序。其目的有兩個，一是透過細磨工序將零件的表面粗糙度提高到0。8（R

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=0。8μm）左右，相當於舊標準光潔度等級V 7；二是使零件幾何形狀更加精確，面形更為完善。所以細磨是粗磨與拋光之間的一道中間工序，也是不可少的基本工序。

鑑於以上原因，細磨工藝過程並無嚴格的界限，通常是指從280#或320#到W1、W1

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等，粒度的散粒磨料的加工。有的地方，特別是採用金剛石丸片加工的機械化工藝場合，通常把 粗磨與拋光中間的工序叫精磨工序。其作用與要求與上述細磨相同。為便於區分，以下把這 一工序中用散粒磨料加工的叫細磨；用金剛石工具加工的叫精磨。

二、細磨工序的特點

1、細磨完工後工件表面粗糙度低，凹凸層深度接近拋光劑顆粒尺寸面形基本接近圖紙

要求，角度用測角儀檢測應基本無誤差；

2、細磨工序只要零件結構允許，多是成盤加工．必須指出，如果採用機械化工藝，用金剛石磨輪銑磨，金剛石丸片精磨的方式則往往在粗磨前即應完成成盤工作；

3、細磨所用機床、工具應較粗磨時精密，特別是平面研磨模，球面研磨模等，必須經過反覆修改，試磨、檢驗符合要求後才能使用；

4、對清潔工作的要求更高，粗砂絕對不可帶入細砂。為此，每道砂後都必須對工件、磨具、機床檯面進行清洗。細磨完畢後用皂液作更精細地清洗。

上盤與下盤技術

上盤是細磨<精磨）加工前的一道關鍵工序。無論用哪一種方法加工，無論是單件或多件加工，一般都要先上盤，即把零件按一定要求固定在粘結模上。固定的方式有用膠粘結的，也有不用膠粘結而依靠分子吸引力固定著的（光膠）．對於單件上盤只是要求把零件無偏心地固定在粘結模上；

對於多件上盤，則要求：

（1）所有零件在鏡盤上加工面一致，即要求球面鏡盤上所有零件的加工面位於同一球面上。如果是平面鏡盤，則要求所有加工面處於同一平面內。

（2）零件在鏡盤上的排列必須符合可排片數多和磨損均勻的原則。由於機床功率限制和球面半徑的約束，每一鏡盤上所能排列的鏡片數量有一極限值。另外，由於鏡盤增大，均勻磨損困難程度也隨之增大，所以每一鏡盤上也不是排列的片數越多越好。因此，上盤以前必須進行鏡盤設計，確定採用鏡盤的排列方式和尺寸，所用粘結模的尺寸等。然後方能進行上盤操作。鏡盤設計一般由工藝人員完成。感興趣者可查閱曹天寧等編《光學零件製造工藝學》第五章有關內容，此處從略。

透鏡的細磨工藝

透鏡的細磨方法有兩種，即用散粒磨粒細磨與金剛石工具高速精磨。

用散粒磨料細磨球面，

用散粒磨料細磨時，磨料在研磨磨具和零件之間處於鬆散的自由狀態，藉助細磨所加壓力，透過模具、磨料和零件之間的相對運動，實現零件表面成型目的。細磨前應根據零件粗磨後的表面質量，選擇細磨用磨料粒度號。通常粗磨完工，表面粗糙度為3。2，相當於用w28（302#）磨料加工的表面，則細磨第一道磨料粒度號應選用W28（302#）。

散粒磨料細磨的技術關鍵在於細磨磨具的面形精度、研磨速度及壓力調整。如細磨研磨模具面形精度達不到要求，則應先修改研磨模具。

1、細磨模具的修改

細磨模具的修改方法根據修改量的大小，可有對磨法（凹凸一對磨具對磨），砂石或刮刀修改法。若表面誤差太大時，可在球面車床上進行修改。細磨模修改後，工作表面曲率半徑應符合要求，表面且不允許有不規則的凹凸不平，不允許有砂眼、氣孔、大擦痕，模具工作面相對鏡盤旋轉中心的跳動量應小於0。1毫米。

對磨修改球面研磨模操作方法：

（1）凹模修改

①用凹模在細磨機上細磨一盤零件；

②洗淨、擦乾，用樣板檢查加工面光圈，若出現低光圈，凹模中心應多磨，將凸模安裝在主軸上，凹模在上，擺幅要大，擺幅量是凹模直徑的1／2左右；

③若零件表面出現高光圈，則凹模邊緣應多磨。修改方法：凹模在下，凸模在上，擺幅要大，擺幅量是凸模直徑的1／3左右；

各道細磨用的研磨模具的修改順序以最後一道磨料所用模具為基準，逐步修改上一道磨料用的研磨模具。用擦貼度檢驗，擦貼度為1／3～1／2，即接觸面積佔1／3～1／2，且接觸區不應集中在零件中心。如細磨用302#、302、303#三道磨料，相應有三對研磨模具。先修改303#磨料用模具，用廢零件試磨看光圈檢驗，303磨料用模具修改好後，修改302磨，用模具亦用零件檢驗，試磨後的零件在303#磨料模具上看擦貼度，若合格最後修改302#

磨料用研模具。

（2）凸模修改①試磨一盤零件。用樣板檢查被加工面，是高光圈時，應多磨模具邊緣、修改方法是凸模在下，凹模在上，加大擺幅，擺幅量是凹模直徑的1／2左右；②用樣板檢查被加工面時，若是低圈則應多磨模子中心，凹模在下、凸模在上。擺幅要大，擺幅量是凸模直徑的1/3；③擦貼度觀察方法 為了方便而有效地觀察擦貼度，可在零件（鏡盤）上哈氣，哈出的帶有水汽的氣體在玻璃表面冷凝成水膜，貼合在模子上，接觸處形成水印。取下鏡盤後，看水印大小及分佈狀態即可判別擦貼度大小。

2、細磨操作過程散粒磨料在普通細磨機上細磨過程如下：

（1）根據被加工零件的技術要求和鏡盤大小選擇機床。一般機床可加工的最大鏡盤尺寸按平面鏡盤尺寸計算，球面鏡盤應進行換算。決定機床轉速、三角架擺幅、鐵筆的前後位置和高低。

（2）分清磨料粒度號，依次確定磨去餘量分配。細磨餘量根據磨料號。零件大小、零件材料軟硬程度確定。單面餘量<0。01mm時可用Wu和Wzo號磨料；單面餘量0。1mm左右時，可用Wo＼Wi4＼Wlo號磨料。為了保證零件厚度，對於厚度公差0。1mm的零件，在第二面加工時應按厚度大小配盤，若厚度差別過大，應單隻修磨，整盤零件厚度公差在0。05mm以內；

（3）將鏡盤或模具裝上機床主軸。正常情況下，一般凸鏡盤及直徑大於350mm的凹鏡盤應裝在主軸上，而凹研磨模應扣在其上，由鐵筆撥動；

（4）在下盤上均勻塗布濃些磨料漿，放上鏡盤，手推動幾下，使磨料分佈均勻。然後手扶鐵筆，架至上盤支承孔內，開動機器。先開主軸開關，再開擺動開關。5分鐘左右取下鏡盤檢查零件是否全部磨到．如果均勻磨到，可繼續加磨料研磨。如果鏡盤邊緣或中間均勻地未磨到，應再修改模具。如鏡盤上區域性區域未磨到，應預熱一下鏡盤再磨。如仍磨不到，則表示上盤時各零件的加工面不在一個球面上，應重新上盤。

（5）鏡盤和模具研合後，可在鐵筆上部加荷重，以加快研磨速度，採用兩道磨料制時，球面第一道磨料應研磨10—20分鐘。

（6）清洗鏡盤。檢驗無砂眼和擦痕時，換用第二道磨料。第二道磨料開始前，磨具、檯面、鐵筆等均應清洗乾淨．當最後一道磨料在整個鏡盤表面研磨均勻之後應停止加磨料，再加5—10分鐘的水，磨到模具表面呈灰青色或灰黑色時取下。

（7）用溫水洗淨鏡盤，檢查表面細磨質量。合格後送拋光。細磨中零件最後面形和樣板相比，一般應為低光圈，光圈數為2—3為宜。