光學平麵零件包括棱鏡、平行平麵板（bǎn）、平麵反光（guāng）鏡、平晶（jīng）、光楔、光盤片基、濾光片、波片、倍頻器等等。其大小從φ1mm到φ1000mm,材料主要是光學玻璃,有時是光學晶（jīng）體,為了達到高精度（dù）與高效率（lǜ）,采用技術方法很多,有銑磨、精（jīng）磨、研磨、拋光、分離器拋（pāo）光、環拋、水中拋（pāo）光、單點金剛石（shí）飛切(SPDFC)、計算機機控製小工具（jù）拋修(CCP) 、離子（zǐ）拋光等（děng）等。
從機理上考察,可以歸納為三類基本方法
1、範成法形成平麵
特點是依靠機床的精確（què）運動形（xíng）成平麵包絡麵,對機床精度要求高.如用筒（tǒng）狀金剛石（shí）磨輪銑磨（mó）平麵,按正弦公式當α=0時,R=∞範成了片麵(生產上（shàng）為了排屑排冷卻液方便, α 有一（yī）個小量,表麵微凹)。單點金剛石飛切也是依靠高速旋轉的（de）軸與飛刀作直線運動的工作台垂直而範成了平麵.工具與（yǔ）工件的加工接觸為線接觸。
2、輪廓複印法或母板複製法
這（zhè）種（zhǒng）複製法與光柵複製法不一（yī）樣,在複製（zhì）過程有磨削研磨、拋光過程。采用（yòng）精磨模、拋光模(固著磨料拋光模與（yǔ）柏油拋光磨)加工的均屬於這一（yī）類.工具與工件的接觸為麵接觸。
3、小工具修磨法
計算機（jī）控（kòng）製拋（pāo）光(CCP)離子束拋（pāo）光與手修屬於這一類（lèi）,逐點拋（pāo）修,邊檢邊修,精度可以很高，對局部修（xiū）正非常方便.工具與（yǔ）工件的接觸（chù）為點接（jiē）觸。
(一) 、銑磨成型光學平麵元件（jiàn）
我國QM30、PM500、XM260研磨機直到NVG-750THD型（xíng）雙軸超精（jīng）密平麵磨床等（děng）大型平麵銑磨機利用範成法原（yuán）理高效銑磨出平麵,而且可以采用適當的金屬夾具,將角度修磨變（biàn）為平行平麵的銑磨.機床磨輪軸與工件的平行度、軸向經向跳動影（yǐng）響棱鏡的角度精度.銑磨成型是光學平麵元件毛胚加工的主要技術方法之一。
圖一就是PM500銑磨平麵的範成運動,圖二就是改進的QM30銑削平麵的範成運動。
圖三（sān）是大（dà）型的NVG-750THD型雙軸超精密平麵磨（mó）床。
圖三. 大型雙軸超精密（mì）平麵磨床
(二) 、光學平麵的磨削、研磨與拋光
重點在於加工出高精度光（guāng）學表麵麵型(N、△N),磨削（xuē）、研磨（mó）與拋光的運（yùn）動形式很多,但其特點是一（yī）樣的,光學平麵精度的獲得不主要依靠機（jī）床的精（jīng）度,而主要依靠母板的精度的傳遞,應該重點研究與（yǔ）把握三個機理。
1.輪（lún）廓複製法
2.母板的產生、保持與修複
3.三塊平麵的對磨與修正
平（píng）麵精磨模要用金屬（shǔ）平（píng）磨來修磨,金屬平模就（jiù）是母板,低速環（huán）拋機的校正板是母板,高速環拋機的聚氨酯拋光盤修正（zhèng）好後也成了母（mǔ）板.母板最原始最（zuì）基本獲得的辦法是三塊平模的對磨與相互修正.研（yán）磨(精磨（mó）)與拋光過程就是母（mǔ）板的精度的保持、破壞與修複過程.精磨模、聚氨酯拋光模與固體磨料拋光模（mó）接近剛體,比較（jiào）好滿足拋光（guāng）方（fāng）程要求,所以母板（bǎn）麵型保持的時間（jiān）長,適合高效加工要求。柏油拋光模塑性大,不滿足（zú）拋（pāo）光方程要求,柏油模在拋光過程（chéng）一直處於破壞與修複過程,是（shì）古典拋光的特點,效率低,精度（dù）高,並且表麵粗糙（cāo）度好。
1、平麵的（de）高速精磨與拋光
這是平麵的高效（xiào）的（de）加工的（de）基本（běn）方法。例如,在JM030.3、三軸精密精磨拋光機（jī）床(φ300)與PLM400平麵精（jīng）磨機(φ500)(圖4、圖5),采用高速高壓、固著磨料精磨模、固（gù）著磨料拋光磨與（yǔ）聚氨酯（zhǐ）拋光模等,並采用合理的（de）工（gōng）藝參數（shù）(速度、壓（yā）力、工具大小、擺幅、供液量、液溫等),可以達到定時定光圈定表麵質量的目的.精磨（mó）模與拋光模是工作母板,而合理的工藝參（cān）數（shù）修工作母板不容易破壞,因而可以較長時間保持（chí）麵型,維持正常生產。
圖四.JM030.3三軸精（jīng）磨拋光機
2、高速環型拋光（guāng）法
HPM60、80、100及JP650型環型拋光機的拋光盤直徑為600、800、1000及（jí）600mm.
工件可以（yǐ）為平麵（miàn）,也可以為（wéi）棱鏡組合光膠鏡盤或金（jīn）屬夾具（jù）組合棱鏡鏡盤.由（yóu）於HPM機型采用變頻調速,軟啟動,軟停止,運動平穩,低噪音使用更（gèng）為方便。
這類機（jī）床（chuáng）的工作原理也是母板複製法,要求底盤（pán）具有高的平麵性,工作盤有時常修正（zhèng）環或分（fèn）離器,主軸轉速高15-85rpm，通常用聚酸（suān）脂拋光片加拋光懸浮（fú）液拋光.顯然修好聚酸脂光盤的平麵性是一個關鍵，可（kě）以用平麵金屬（shǔ）模來修正也可以用金屬修正環來修正，這種方法是中等精（jīng）度的高效加工方法.
圖六a.JP560環拋機示意圖
圖6b.JP560環拋機
圖（tú）六c.HPM100環型平麵（miàn）研磨拋光（guāng）機（jī）
3、低速（sù）環型拋光法
高精度的平麵(如平晶（jīng）或薄型平麵)適合用低速環型拋光（guāng）法。這種方法也是母板複製（zhì）法,由於工作母板(柏油拋光盤)具有可塑性,是邊拋光邊修正（zhèng）的,校正板起保持與修正作用,而速（sù）度、壓力（lì）也起保持與修正作用.
⑴低速環拋法的原理
根據Preston拋光方程（chéng）.對工件平（píng）麵上任意一點M(x,y)(圖六)的拋光量h(x,y)為
h(x,y)=A∫T O P(x,y)V(x,y)dt
式中,P－M(x,y)點（diǎn）的瞬時壓（yā）強
V(x,y)－M(x,y)點的瞬（shùn）時速度
T－加工時間
A－與加工過（guò）程有關的工藝係數
V－(x,y)作如下分析:
當推動平（píng）麵的著（zhe）力點接（jiē）近接觸麵時，壓力也（yě）趨於均勻，從而（ér）獲得了均勻拋光（磨損）的條件。
熱變（biàn）形是精（jīng）密加工時要關注的問題，由於拋光熱使平行平麵工件產生厚度方向的（de）溫度線性（xìng）分布，用△t表（biǎo）示，設工件外經為D，厚度為d，工件材料的熱膨脹係數為α，則平麵變成球麵性變形，求麵的矢高為h，則
h=D2α△t/8d
如工件材料采用微晶玻璃或石英（yīng）玻璃（lí），則熱變形很小。
⑵低速環型拋光法的工藝參（cān）數及工藝裝備
以浙（zhè）江大學1984年機械部簽定通過的RP-1000環型拋光機（圖（tú）七A），南（nán）京利生光學機械（xiè）責任有限公司HPM150型環型機是低速環拋機（圖七B）為例討論參數。
圖七a、RP-1000環型拋光機（照片（piàn））
圖七b HPM150型環型拋光機
1 環型拋光模（mó）：拋光模環帶寬（kuān）度通常為拋光模直徑的0.33～0.38,拋光模底盤用鋁合金製成，在拋光機上通過端麵車削後（hòu）即可製作柏油模，模層厚度10～10mm之間，拋光膠中通常加入（rù）K－17塑料粉，以增加韌性與（yǔ）穩定性（xìng），拋光模應加（jiā）製不通過中心的方格槽，拋光模通過車削或其他方法進行修整。如果采用玻璃或花（huā）崗岩作襯（chèn）底，則模層厚度可以大大減薄。
2 校正板：可以用熔融石英、微晶玻璃，K4及K9玻璃製作，也（yě）有用金屬盤貼以玻璃來代替整塊玻璃製成校正板（bǎn）。校正板直徑通（tōng）常為拋光模直徑的1/2～2/3。
3 工件夾持（chí）器：可以用玻璃分離器，也可以用金屬貼以玻璃製成工件夾持器。
4 轉速（sù）：主軸速度（dù）在精拋時為10～15cm/s之間，速度（dù）精度為1%，這時（shí）ω1 與（yǔ）ω2接近。
當（dāng）然，也可以在校正盤卡輪上加裝（zhuāng）馬達，以驅動校（xiào）正盤的旋（xuán）轉，使ω2趨近ω1。
5 拋光（guāng）液：采用點滴式加入氧化鈰拋光液（yè），或采用浸沒式拋光，後者（zhě）有利於（yú）溫度控（kòng）製，最（zuì）
好采用離子水，控製PH值。
6 溫度：室（shì）內溫度為（wéi）23℃～25℃，最重要（yào）的（de）是室內溫度梯度（空間）與溫度變化（時間）的控製，通常用局部自動溫控在±0.05℃內。
7 校正板工件（工件夾持（chí）器）裝禦器：我們設計了一台特殊的推車，高度可以調整，
並帶有一組帶橡皮圈的滾柱，裝禦很發方（fāng）便。
我國幾個主要單（dān）位的1m環拋機主要工藝參數對照表如表（biǎo）1所示。
表1 我（wǒ）國1m環拋機（jī）主要工藝參數對（duì）照表
| 單 位 | No.1 | No.2 | No.3 | No.4 | No.5 |
| 拋光模直徑
（米） |
1.0 | 1.09 | 1.1 | 1.0 | 1.0 |
| 拋（pāo）光模表麵
不平度（mm） |
0.01 | 車後未測 | 0.005 | 0.03 | 0.01 |
| 拋（pāo）光模（mó）轉動時
水平度（dù）（mm/m） |
未測 | 0.1～1 | 0.2～0.3 | 0.06 | 0.05 |
| 拋光膠配方（fāng） | 0#（1∶3）
+10%K17 |
2#或1.75# | 1∶2
（玉門3號） +6%K17 |
1∶3.5
(獨山子) +3%K17 |
1∶3
(獨（dú）山子5#) +5%K17 |
| 拋光膠軟化點
（℃） |
70～80 | 80～85 | 80～85 | （針入度
11～12） |
|
| 拋光膠層厚度
（mm） |
17～18 | 12 | 7 | 15 | 16 |
| 主軸轉速（sù）（rpm） | 1～2 | 1～1.5 | 1 | 0.5～1 | 1 |
| 校（xiào）正板尺寸（材料） | ø590X78（K9） | ø630 | ø600X60 | ø500X80（K4） | ø500X70（K4） |
| 室溫（℃） | 夏26°，
冬23° |
21°22°
±0.5° |
25°～26° |
⑶K17的作用
K17是塑料的商業牌號，就是聚乙烯醇，呈粉末狀，色白。聚乙烯醇沒有一定的熔點，加熱時軟化，拉伸又重新結晶，有著明顯的纖維圈。溫度高於71±0.2℃時熱膨脹係數大，重複加熱出現滯後現（xiàn）象，其變形率如圖所示。在（zài）拋光模中增加韌性，提高切削性能；提高穩定性，低於60℃時，不（bú）會變形。拋光的工作溫度低於30℃～40℃，高（gāo）於71℃時易變形。
⑷製（zhì）膠與製模工藝
180°配膠，140℃保溫，100℃加K17（有的單位70～80℃時加K17），40～50℃倒膠製模（底模預熱到40～50℃），自然冷卻、固化，車平開槽，一般為25X25，寬5，深4，（美國寬4，深6），50℃溫水修模，用校正板與工件夾持器（qì）修平，有（yǒu）時用（yòng）工具（刮刀、砂輪）作局部修正。
⑸環型拋光法的優點
①、環型拋光模比圓盤型拋光模的相對速度工均勻，光ω1→ω2時工（gōng）件與拋光模之間相（xiàng）當於直線勻（yún）速運動。
②、用校正板與夾持（chí）器代替（tì）分離器，仍保（bǎo）持了分離器的（de）作用，當（dāng）工件尺寸或形狀改變時（shí），隻要改變夾持器即（jí）可（kě），不必加工一個高精度平麵的大分離器。
③、允許在不停機、不取下校正板與夾持器的（de）情況下進行檢驗或調換工作，維持連續拋光，有利於提高效率（lǜ）與溫度的平衡，保持拋光模（mó）的平麵性。
④、拋光模表（biǎo）麵各部分依次外露，使（shǐ）之散熱容易。
⑤、拋光模露出的（de）空間（jiān）位置固定，易於實現（xiàn）自動拋光（guāng）與自動加水。
4 分離器拋光法
在二（èr）軸杠杆式拋光機上用分離器（qì）拋光法（圖七A）實現高精加工平麵是比較簡便的方法。我們（men）在YM015.2A型二軸機上安裝了二個蟹鉗式分離器擺架(圖七B),主軸1.5～20rpm,擺2～25rpm(變頻無極調速),拋光模鋁底模直徑為ø500,水盆ø530,分離器ø400,通常D拋（pāo）=1.25D分.當工（gōng）件（jiàn）為ø150時,一隻分離器可以有三個分離孔，同時（shí）加工三（sān）塊ø150平晶。為（wéi）了操作方便，擺架應有（yǒu）抬起功能，推（tuī）動分離器的滾輪的著力點應在滾輪的下部。
