2.3 光學零件的拋光工藝
光學零件要獲得透明的光學表麵必須進行拋光加工，它是光（guāng）學零件製造過程中（zhōng）所花工時最多，要求最高，影響質量的因素（sù）多而易變的一道主要工（gōng）聲。
2.3.1 概 述
光學零件拋光工序在細磨(或精磨)之（zhī）後進行。拋光的作（zuò）用機（jī）理目前還（hái）沒有形成（chéng）一個完整統—的理論。由（yóu）於影響拋光質量的因素多而（ér）易變，故達到拋光作（zuò）用的手段和途（tú）徑也多並各有差異。但對拋光操作的基本要求，拋光的基本過程和方法，拋光所用的各種輔料，拋光過程中的質量監控方法等均（jun1）已比較成熟，在用散粒磨料的傳統工藝中尤為（wéi）如此，是光學零件工藝實習的重點學習內容。
一、 拋光的基本要求
細磨（mó）過的光學零件，外形幾（jǐ）何．尺寸已基本確定，拋光是對表麵作微量修整，基本要求有： 1、獲得光學表麵，即最後要磨除細磨加工留下的凹凸和裂紋層，獲得表麵粗糙度為0.008 表麵疵病符合（hé）圖（tú）紙要求的透肯表（biǎo）麵。
2、表麵麵形（xíng）精度符合圖紙要求（qiú）的N和△N。
上述兩個要求在一般（bān）的拋光（guāng）過程中是分步達到的。即先拋（pāo）亮，達到第一個要（yào）求；然後精（jīng）修光圈，使之（zhī）合格達到第二個要求。
二、 拋光過程和拋光方法（fǎ）
1、古典拋光工藝的特點及過程
古典法拋光是（shì）一種曆史悠久的加工方法。其主要特點是：采用普通的研磨拋光（guāng）機床（chuáng）或手工操作；拋（pāo）光模（mó）層材料多采用拋光柏油；拋光劑是用氧化鈰或氧化鐵（tiě）；壓（yā）力是用加荷重方法實（shí）現。雖然這種方（fāng）法效率低，但加工精度較高，故（gù）目前仍被采用著。其基本過程為：在和細磨通用的（de）各種平擺式機床上(二軸機、四軸機)裝好（hǎo）鏡盤與拋光模，其安裝方式（shì），不管是鏡盤還是拋（pāo）光（guāng）模，一般都是凸（tū）的在下，凹的在上，將拋光液加（jiā）在拋光模和零（líng）件表麵之間，借助兩者的相對運動（dòng），使鏡盤表（biǎo）麵(零件表麵)逐漸形成光學表麵。
拋光（guāng）過程中，麵形精度使用光學樣板檢驗其光圈數（shù）決定。拋光質量好壞的（de）關鍵是準確的誤（wù）差判別(光圈識別)和各種工藝（yì）因素的合理調節，即取決於操作人員的技術水平。
2.3.2 拋光輔料
拋光過程中（zhōng）使用的輔助材料很多，其質量好壞對光學零件加工質量及生產效率（lǜ）有重要（yào）影響，其中以拋光（guāng）中用作磨削物質的（de）拋光粉（fěn）與形成光學表麵麵形的拋光摸層材料最為重要。
一、．拋光粉
在古典法拋光工藝中，拋光粉（fěn）是必不可少的磨削物質．對拋光粉的要求是：
(1)應（yīng）具有一定的晶格（gé）形態和晶格（gé）缺陷，有較高的化學活性；
(2)粒度大小應均勻—致，純度高（gāo）、不含有機械雜質；
(3)硬度（dù）適（shì）中；
(4)有良好的分散性(下易（yì）結塊)和吸附性。
在（zài）光學玻璃拋光中，常（cháng）用的拋光粉有以下幾種：
(1)氧化鐵，俗稱紅粉。(它屬於a型氧化鐵a-Fe2O3，)斜方晶係，顆粒成球形，邊緣有架狀物（wù），顆粒大小約0.5—1Pm，莫氏硬度4—7比重5.2。
由於氧化鐵價廉易得到，幾百年來，傳（chuán）統工藝中一直以它為主要拋（pāo）光物質。近二十年來除眼鏡行業外，已（yǐ）逐漸為氧化鈰代替（tì）。用氧化鐵拋光雖效率低（dī），但光（guāng）潔度高。
(2)氧化鈰(CeO2)它是稀土金屬氧化物，屬於立方晶係，顆粒外形呈（chéng）多邊形，棱角明顯平均直徑約為2Fro，莫氏硬度6～8，比重7.3，顏（yán）色有白色、黃色和褐色的幾種。利用氧化鈰拋光效率高，但光潔度要比用氧化鐵時低。
二、 拋光模層材料
光學表麵形狀最終是依靠拋光模表麵限製形成（chéng）的，拋光粉也隻有吸附在拋光模上，依照拋（pāo）光模規定的表麵運動，才能達到（dào）去除玻璃表層凹凸不平區及不規則表麵（miàn）上多餘的玻璃層（céng）。所以拋光模要求：
(1)有一定硬度以保證麵（miàn）形穩定；
(2)有一定的（de）彈性和可塑（sù）性使其與工件表麵（miàn）有效吻合；
(3)對高速（sù）拋光用模層材料還要有耐熱、抗老化、自銳性及微孔結構。
常用拋光模層材料有：
(1)古典法拋光膠材料：主要由瀝青和鬆香按（àn）一定的配比（bǐ）加熱混（hún）合而成，又稱拋光柏油。①瀝（lì）青：是（shì）多種有機物的混（hún）合物。黑色，常用石油瀝青主要成份（fèn）為油分、膠脂和瀝青質（zhì）。油分使瀝青（qīng）具有流動性，膠脂使瀝青具有彈性和延度，瀝青質使瀝青有粘度和溫度穩定（dìng）性。 瀝青質軟，對溫度變化不大敏（mǐn）感。粘度變化（huà）緩（huǎn）慢，使（shǐ）拋光柏油具有可塑性和穩定性．瀝青溶解於汽油、苯、鬆節油。
②鬆香，由鬆脂提煉得到，黃（huáng）色．沒有（yǒu）一定熔點，軟化點約50℃，鬆香溶於乙醇、乙醚、丙酮等；鬆香使拋光（guāng）柏油（yóu）具有粘性；
③蜂蠟：又稱黃蠟，熔點約60一70℃，蠟具有不透水（shuǐ）性、可塑性、粘結性，使拋光柏油增強對拋光（guāng）粉的吸附（fù）力；
清潔零件光學表麵用的（de）輔助材料：
在上、下盤以及檢驗光學零件加、工質量（liàng）時，必須仔細地清潔光學零件，檢（jiǎn）驗器具。常用方法是將（jiāng）零件先浸在溶劑汽油中，後浸酒精之中，若幹時間後，用棉花沾上（shàng）溶劑輕擦。(上、下盤)，或者用脫脂紗布、綢布滴上乙醚酒精（jīng）混合液清（qīng）擦(清（qīng）潔光學表麵用)，常用清潔材料特性（xìng）如下：
(1)溶劑汽油：能溶解瀝青、油汙、脂肪酸等，沸點120C～200℃，自燃溫（wēn）度230山260℃；
易揮發，空氣中含量達1。3~6%時，易引起爆炸，對皮膚有刺激性：
(2)乙（yǐ）醚：能溶解（jiě）油脂、瀝青、鬆青、蠟、冷杉樹脂膠。沸點34．6℃，自燃溫度188℃，極易揮發，空氣中含量達l 85—36．5％為爆炸極（jí）限；對粘膜有刺激，過多吸入則易於麻醉。乙醚在通常情（qíng）況下（xià）含2％的水。
(3)乙醇：能溶解（jiě）蟲膠、鬆香、瀝青；沸（fèi）點78．50℃，自燃溫度400℃；易揮發，與空氣混合的爆炸極限（xiàn）為3.5一（yī）18％；對眼及上呼吸道粘膜有輕度刺激。光學加工行業中，清擦光學表麵（miàn）時使用的無（wú）水乙醇，濃度為（wéi）99.5％。
光（guāng）學加工行業中通常使用（yòng）乙醚、酒精混合液作為清潔溶劑；乙醚脫脂力強，但揮（huī）發性大，加入乙醇可減慢揮發速度。乙醇過多則揮發（fā）太慢（màn），水份殘留不易消（xiāo）去，常用乙醚，酒精混（hún）合液的配比為1：1。
(4)脫脂棉：外觀潔白、均勻、無雜（zá）質；油脂及蠟（là）質含量不應大於0.1％；水份5—8％；鹽含（hán）量不大於0.01％；酸堿反應呈中性。高級（jí）脫脂棉纖維不應短於30毫米；脫脂棉用（yòng）於浸蘸有機溶劑(汽油、乙醚、乙醇等)清潔（jié）零件上的油脂、指（zhǐ）印、水點等汙物。
(5)脫脂擦布：脫脂擦布常由細白布、府（fǔ）綢、紗布等經洗絛和脫脂處理製成。用於清擦拋、刻線、照相、鍍膜、膠合、裝配（pèi）等（děng）過程中的光學零件。要求色白、柔軟、不掉毛、無雜質。使用時滴上有機溶劑，清擦光學零件。
(6)碳酸鈣：白色粉末；莫氏硬度3，用於擦除玻璃表麵不溶於汽油，乙醇等有機溶劑（jì）的附著物。
2.3.3 光圈的形成與識別（bié）
如何使用光學樣板和幹涉儀準確地識別光圈所代表的加工誤差，是拋光操作中的重要（yào）技術。隻有正確判斷光學零件加（jiā）工中的（de）誤差，才（cái）能合理地采取各工藝措施，有效地予以（yǐ）修正各種誤差，加工出（chū）完全符合圖紙要求的零件。而要正確判斷加工誤差，主要（yào）依靠對檢具(樣板及幹涉儀)的正確使用（yòng）及（jí）對光圈的正確（què）識別。
一、 光圈的形成（chéng）
拋光後零件（jiàn）的（de）麵形精度通常是用光學樣板來檢驗差異（yì），反應為兩接觸表麵間空氣隙的大小。樣板和零件接（jiē）觸時曲率半徑大小的。當兩接觸表麵（miàn）存在微小的空氣隙時（shí），入射光線通過該兩表麵進行反射或透射，兩束反射光相幹（gàn）涉的（de）結果形成幹涉條紋。光學加工行業中習慣稱這組幹涉條紋為光圈，光源是單色光時出現明暗相間（jiān）的條紋；當用白光時則呈現彩色條紋；每一條紋和一定的空氣隙（xì）厚度（dù）相對應；由等厚幹涉理論可（kě）知，兩條相鄰的幹涉條紋之間的空氣隙厚度差，因此第n道光圈處對應的空氣隙厚度為h=n．對於白光，若取（qǔ）波長入的（de）平均值為0.5fm，則相差一個光圈時，其厚度差即為0.25Pm。
二、樣板及平麵幹涉儀
1、樣板種類及其要求
樣板分平麵（miàn）樣板和球麵樣板兩種。平麵樣板也叫平晶，其工作表麵為平麵（miàn），常用口徑（jìng）有60、100、150、200幾種規格，大於200規格的（de）樣板，由於製造困難而少見。球麵樣板具有一個球（qiú）形工作麵。其曲軍半徑決（jué）定於所加工的（de）零件。因此，一個半徑就要有一個樣板，球麵樣板在不同半（bàn）徑零件之間不能通用，而平麵樣板是可以通用（yòng）的，樣板要有一定高度，便（biàn）於用手（shǒu）握持。
樣板因為作（zuò）為標準使用，要求麵形精度高，它相對理想麵的誤（wù）差．應（yīng）在0.5光圈以內。製作樣（yàng）板的材料要求耐磨、膨脹（zhàng）係數小，以保持穩定。所以通常用石（shí）英（yīng）玻（bō）璃，輕（qīng）冕玻（bō）璃，K4、K9等製作（zuò）樣板。
2、樣板的使用
使用（yòng）樣板檢驗光學零件時，必須按以下方法操作：
(1)、用乙醚、酒精（jīng）混合液滴在職脂布上，擦淨（jìng）樣板工作麵和光學零件被檢（jiǎn）麵；
(2)、放置一定時間。求得被檢零件（jiàn）和樣板之間溫度均衡一致，避（bì）免（miǎn）由於溫差造成讀數誤；
(3)、將（jiāng）樣板輕輕疊合到零件上，稍微加壓，擠出間隙（xì）中空（kōng）氣，使通過樣板看到（dào）較粗（cū）的光圈為了便於（yú）觀察計數，視場內以出現3—5道幹涉條紋為（wéi）好。可通過調節樣板對零件的傾角來達到。
(4)、為了同時觀察局部誤差和曲率誤差，應使球麵樣板與被檢表麵的一部分接觸以看到（dào）弧形條紋為好。如果被檢表麵與樣板整體均勻接觸，則觀察到呈圓形的（de）幹（gàn）涉圈，那樣隻能讀得光圈數，不能讀得（dé）局部（bù）誤差數，故較少使用；
(5)、根據幹（gàn）涉條紋彎曲狀（zhuàng）況和規則程度；計算光圈數N和局（jú）部誤差△N。
三（sān）、光（guāng）圈的識別與度量
在拋光加工中，正確地判斷光（guāng）圈的高低程度及局部誤（wù）差的性（xìng）質，對於修改（gǎi）工（gōng）件（jiàn）麵形誤差是非常重要（yào）的。所謂高（gāo）光圈，係指樣板與工件（jiàn）中心接觸（chù），而低光圈則相反是樣板與工件邊接觸（chù），檢驗時一（yī）般規（guī）定，高光圈(凸)為正偏差；低光圈(凹)為負偏差。
高低光（guāng）圈的識別：
(1)加壓法：（在樣（yàng）板四周均（jun1）勻加壓）
低光圈：條紋從邊緣（yuán）向中心收縮，光圈減少且變粗；
高光（guāng）圈：條紋從中心向邊緣擴散，光圈也相應減少變（biàn）粗；
(2)一側加壓法：在光圈數少的情況下常用此種方法。
低光圈：條紋彎曲方向背（bèi）向壓點（diǎn）；
高光圈：條（tiáo）紋彎曲方向朝向壓點。
(3)色序判斷法：在白光中，各色光的（de）波長是從紅光向紫光（guāng）逐漸減短的（de），因（yīn）此，在同一個幹涉級中，波長越長，所產生的幹涉處的間隙（xì）也越（yuè）大。當從中心到（dào）邊緣的（de）色序為蘭、紅、黃、蘭、紅、黃循環時，則為低光（guāng）圈；當從中心到邊的色序為黃、紅、蘭、黃、紅、蘭循環時，則為高光（guāng）圈。
2.3.4 古典（diǎn）法（fǎ）拋光
古典法拋光是（shì）一種傳統工藝，曆史悠久。適用於（yú）各種（zhǒng）精度的零件的加（jiā）工，是許多光（guāng）學材料（liào）拋光技術的基（jī）礎。雖然已出現（xiàn）的高速拋光技術在生產效率方麵有很（hěn）大的提（tí）高，但在高精（jīng）度零件的加工中。仍往往需依靠（kào）古典法拋光。
古典法拋（pāo）光主要特點是采用普通平麵擺（bǎi）動式機床（chuáng），常用的有二軸機、四軸機、六軸機。此外，還有單軸機，腳踏研磨拋光（guāng）機等。拋光模層材料采用瀝青和鬆香配（pèi）製；加工壓力低；機床轉（zhuǎn）速慢，采用散粒拋光劑(氧化鈰、氧化鐵)。
一、 拋光模製作技術
拋光模（mó）是拋光技術中的關（guān）鍵模具，拋光模的質量直接影響加工麵形的精度和（hé）效率。
古（gǔ）典法拋光模製模所用（yòng）拋光（guāng）柏油應按工房溫度，鏡（jìng）盤大小、玻璃種（zhǒng）類、生產方（fāng）式（shì）等因素（sù）選擇不同的配比熬製。
1、常用拋光柏油配比選（xuǎn）擇原則
(1)鏡盤直徑大，拋光柏油軟些，即鬆香少些；鏡盤直徑小則硬些，即（jí）鬆香多些（xiē）；
（2）火石玻璃硬度低，拋光柏油軟些；冕牌玻璃硬些，拋光柏油硬些；
(3)室溫高，拋光柏油硬些；室溫低，拋光柏油軟些；夏天硬些，冬天則軟些；
(4)手修用，拋光柏油軟些；機床（chuáng）上加工，拋光柏油硬些。
2、拋光模製作方法
這裏僅介紹（shào）采用拋光（guāng）柏油作拋光（guāng）層的（de）製模方法：
(1)選（xuǎn）膠．即按具體情況，選擇配比合適的拋（pāo）光柏油；
(2)熬膠．把選好的拋光柏油（yóu）放在熬膠鍋內慢慢加熱，並進行攪拌。升溫不可太快，也不可太高，一般在（zài）140℃左右，不可超過170℃，以免（miǎn）引起拋光柏油焦化。當有塑料（liào）粉等添加物時，要注（zhù）意添加物（wù）允許的最高溫度。
二、拋光操（cāo）作過程
1、調整好機（jī）床速度、擺幅；準備好水鍋、清潔用的脫脂棉、紗（shā）布；清洗（xǐ）工作台、擺架，等拋光用的一切用具了（le）；
2、檢查鏡盤細磨後的麵形與粗糙度，不合格要重磨；
3、將（jiāng）拋光模在50一60℃溫（wēn）水中燙一下，在拋（pāo）光模麵上塗上拋光液，複蓋（gài）在鏡盤上，用手推（tuī）動幾下，使之（zhī）均勻．放上鐵筆，開動機床，開始拋光；
4、拋光的前半期，以去除工件表麵（miàn）麻點砂眼為主要目的，在（zài）這一（yī）階段，機床（chuáng）速比，擺幅與偏心（xīn）均應調節在正常範圍內（nèi）進行均（jun1）勻拋光；
5、拋光一段時間後，應即時檢驗（yàn）表麵質量和麵形（xíng），若磨點、砂眼去除（chú）均勻，則拋光應繼續（xù）進行；若（ruò）光圈過高，過低（dī）則要隨時調整有矢工藝參（cān）數（shù）以控製光圈變化；
6、在拋光過程中，可根據需要修改拋光模，常用修改方法有兩種；
(1)刮模或（huò）局部開槽法，用於改變吻古程度（dù）以修改麵形偏差（chà）；
(2)燙模法用於鏡（jìng）盤和拋光模曲率相差大的時候．
7、當表（biǎo）麵疵病和光圈合格後，鏡盤用溫水洗淨（jìng），擦幹、塗保護漆，下盤，也可用拋光模采用手推（tuī）法收幹表麵拋光（guāng）液，用乙醚、乙醇混合液擦淨，塗保護漆、下盤。
三、零件麵形誤差(即光圈)修改方法
修改光圈是拋光技術中較為複雜和具有（yǒu）經驗性的工作．是拋光操作的（de）關鍵環（huán）節，常見誤差（chà）修改方法如下：
1．凸鏡盤高光圈（quān）的修改；
(1)凸麵鏡盤高光圈產生原因(拋光模在上情況)
①拋光模曲率半徑太小；
②拋光模矢高太大；
③拋光（guāng）模對鏡盤偏心太大；
④主軸轉速太快（kuài），擺（bǎi）速太慢（màn），擺幅太大．
(2)修改（gǎi）方法
①修刮拋光（guāng）模邊緣，使拋光模曲率半徑增大；
減慢主軸（zhóu）轉速，加大擺速，減小偏心；
減（jiǎn）小壓力
2．凹麵鏡盤高（gāo）光圈(拋光模在下情況)的修改
(1)凹麵鏡盤高光圈產（chǎn）生原因
①拋光模曲率半徑（jìng）太大（dà）；
②拋光模矢高太小，
⑧擺幅太小，
④偏（piān）心太小，主軸轉速快，擺速太慢．
(2)修改方法
①修刮拋光模邊緣；
②主軸轉（zhuǎn）速減慢，擺速加快，擺幅增大（dà），偏心（xīn）增加；
⑧減小壓力．
3．低光圈修改
由於低（dī）光圈產生原（yuán）因正好與高光圈產生原因相反，修改原則是使鏡盤邊（biān）緣多拋光．因此，修改方法與高光圈情況采取的措施亦相反，此處從（cóng）略。
4．局部誤差產生（shēng）原因及修改（gǎi）方法
(1)塌邊
①產生原因：拋（pāo）光模太大；拋光柏油太硬，擺幅大大，拋光液太濃，細磨塌邊；高光圈改低過程中，邊緣還未改到。修改方法；選擇（zé）合適的拋光模，修刮拋光模邊緣；鏡盤在上時減小（xiǎo），塌邊嚴重時莊重新細（xì）磨。
(2)翹邊(窪邊)
產（chǎn）生原因與修改方法與塌邊時相反，此處從略。
(3)中心局部低
①產生原因：拋光模中間（jiān）凸起；拋光柏油太軟，使柏油流向中心（xīn）而凸起；偏心與擺幅不合（hé）適，低光（guāng）圈改高時（shí）未改到；
②修改方法：拋光模中心開槽或刮去一些（xiē），選用（yòng）較硬（yìng）拋（pāo）光柏油：鏡（jìng）盤在上時應減小偏心或擺幅。
(4)中心局部高（gāo）
①產生原因：拋光模中心（xīn）有（yǒu）凹陷，拋光液未到中心，偏心和擺幅（fú）不合適。
②修改方法；修刮（guā）拋光模邊緣；鏡盤（pán）在（zài）上時增大擺幅（fú）或偏心（xīn）。
局部誤差種類很多（duō），而且（qiě）往往幾種誤差同時出現，要分清主次，如果總的光圈數要求差別大，則以修改光圈為主，當光圈數在達到要求或接近要求時，以修改局部誤差為主。
修改光圈（quān）時要注意：
①修改光圈數要（yào）同時（shí）控製局部誤（wù）差的變化；
②修改中（zhōng）有幾個工藝參數可調節（jiē）時，不要使各參數同時變動，以（yǐ）免改變過（guò）劇，出現相反結果；
⑧低光圈較少時，要減慢拋光速率，密切注意變化，以避免出現（xiàn）高（gāo）光（guāng）圃，重新（xīn）修正造成零件厚度超差；
第三章（zhāng） 光學零件的定心磨邊
對於圓形的光學零件，精磨拋（pāo）光完工之後一般都還要進行磨邊，使其（qí）側圓柱麵尺寸滿足裝配要求；對於球麵透鏡，磨邊還有一個重要作用：就是（shì）校正透鏡（jìng）在研磨（mó）拋光過程中很難完全避（bì）免的偏心，即校正兩球心連線(光軸)與外圓對稱軸(幾何袖)的（de）偏離。
根據透鏡的使用要求，光學（xué）設計時往（wǎng）往預先給定這種偏離（lí）的大小，並（bìng）用符號C表示。定（dìng）心磨邊就是使透鏡（jìng）滿足這種技術要求。
3.1 偏心及其產生原因
3.1.1 偏心與定心方法
透鏡（jìng）在粗磨成型、細磨拋光過（guò）程中（zhōng），由於（yú）磨損不均勻，往往（wǎng）造（zào）成球麵（miàn）相對（duì）傾斜或偏移，出現邊緣厚度不一（yī）致，結果使光軸和幾（jǐ）何軸不重（chóng）合（hé）。
造成（chéng）零件磨損不（bú）均勻的原因較多。如開球麵時，球麵頂點不在毛坯中心；粗磨時用（yòng）力（lì）不均勻（yún），上盤時（shí）鏡盤頂點偏高旋轉中心；粘（zhān）結膠軟化，零件走動；研磨拋光時各工藝參數調節不（bú）合（hé）理等等。
3.1.2 偏心的計量
偏（piān）心如何計量，按要求不同，可有以（yǐ）下兩種方法。
1、角偏移計量法:
以被（bèi）定心表麵相對定位麵(定位軸)的角偏移表示。定位麵可以是某一光（guāng）學表麵或者側圓柱麵。這（zhè）種方法對偏心的計（jì）量（liàng）準確精度高,是正在推（tuī）廣的一種方法。
2、線編移計量法（fǎ）
以透鏡外圓幾何軸和光軸在透鏡曲率中心處的線偏離表示。這種表示（shì）方（fāng）法不能確切表示出兩軸相互位置以及各（gè）麵偏心對象差貢獻的大小,但它適合目前（qián）使用（yòng）的儀（yí）器（qì）和磨邊（biān）工序的加工目的（de）,特別是單透鏡的（de）情況,故仍被廣泛采用。
3.2 定心磨（mó）邊（biān）工藝
如前所述：定心磨邊工藝有兩類：一是以光學定心儀或（huò）其它定心方法先校正偏心量，然後磨邊；二是采用自動磨邊機床，自（zì）動定心磨邊。以下（xià）主要敘述（shù）光學（xué）法中球心（xīn）反（fǎn）射象定心磨（mó）邊工藝。
3.2.1 定心磨邊準備工作
1、選擇所用定心夾頭，檢驗其是否可用，誤差太大則應修整。
(1)夾頭直徑確定，可根據以下兩個條件：
①夾頭直徑D小於零件直徑 約0.2～0.3毫米，此處為磨邊完工直（zhí）徑；
②滿（mǎn）足定心係數k的要求，一般情況（kuàng）下應（yīng）有k>0.15，據此，R已知，可算出D要求的最小數 值（zhí）。
(2)夾頭的其（qí）它要求
①夾（jiá）頭軸與磨邊機（jī）主軸同軸度應在0.003—0.005mm以內；
②夾頭端麵與幾何軸垂直度在0.003—0.005mm以內；
③夾（jiá）頭壁厚lmm，壁的端部呈錐麵；
④與零件粘接部分粗糙度R：≤0.05(拋光（guāng）麵)；
⑤材料的導熱（rè）性要好，耐磨、變形小，一般用黃銅製作。
(3)夾頭修整
夾（jiá）頭如不符合上述要求，應當修整。由於精度要（yào）求高，一般是（shì）將夾頭直接裝在磨（mó）邊機的主軸上。在磨邊機導軌上安裝（zhuāng）刀（dāo）架精車後，用金相（xiàng）細砂紙研磨，最後用棉花球上拋光液手工拋光，用乙醚、酒精混合液清洗。
2、球心象校正點（diǎn）位置確定
所謂校（xiào）正點就是透鏡表麵球心象所處的位置。當定心儀物鏡前焦點置於校正點上時，球心反射象可以在目鏡分劃板上清晰地觀察到。
透鏡前表麵(非粘結（jié）麵)的校正點與它的曲率中心(球心)置於同一縱向（xiàng）位置。到前表麵的距離x2=R2，定心儀物鏡(頂焦距（jù）為LF)到被定心透鏡前麵頂點距離L2為（wéi）：
L2=LF2+R2
式中：凸麵時，R2取負值；凹麵時，R2取正值。透鏡啟表麵定（dìng）心（xīn），一般靠夾頭端（duān）麵垂直度保證，不需要觀察球心象跳動，當要檢驗（yàn）時（shí），則要計算x1的值：
Ll＝LF一zl
3、定心（xīn）儀物鏡選擇原則
為適合不同曲率（lǜ）半徑的透鏡定心，定心（xīn）儀物鏡分兩部分、最外麵部分是可更換的，可換物鏡選擇的原則（zé）是：
(1)定心凸麵時，可換物鏡頂焦距LF必須大於R2，因為此（cǐ）時R2為負值；球心在透鏡後麵，L2=LF-R2，I>0，L2值一般不得少於lOmm，否則（zé）會造成定心儀物鏡可能撞（zhuàng）擊被定心透鏡或物鏡焦（jiāo）點（diǎn）根本落不到球心上。
(2)保證（zhèng）一定的球心象（xiàng）跳（tiào）動量
為保證球心象有一（yī）定的跳動量，要求可換（huàn）物鏡放大倍數要合適。過（guò）大,象的跳動量大，不易找象，過（guò）小，象的跳動範圍小，格值大，精度低。
4、磨邊膠特征及配比
磨邊膠用於將透鏡粘接於夾頭上。必須（xū）具備（bèi）以（yǐ）下特征：
(1)粘（zhān）結強度大，經得起砂輪磨削時（shí）的拉力；
(2)稍熱即軟化，便於移動透鏡定心；
(3)容易清洗（xǐ）去除；
(4)中性，不腐蝕玻璃，無雜質。因（yīn）為粘接（jiē）麵一般也是光（guāng）學麵，不允許因磨邊操作不慎而出現損傷，使前麵的各道（dào）工序前功盡棄。
目前常使用的（de）能滿足上述各項特性的配方有：
(1)鬆香+膠 1 ：1配比；
(2)鬆香+黃蠟 (90～95)：(10～5)；
(3)鬆香+礦物油（yóu）(86～95)：(14～5)。
3.2.2 定心磨邊操作（zuò）過程
1、按加工圖紙要求，準備好粘接夾頭，選配好合適的定心儀物鏡；
2、用酒精燈加熱夾頭，均勻地塗上磨邊膠；
3、迅速粘上物鏡，注意使膠層均勻；
4、移動定心儀，使其物鏡前焦點（diǎn）落在校（xiào）正點（diǎn）上，在目鏡視場（chǎng）內能清晰地看到球心反射象(亮十字象)；
5、用（yòng）手轉（zhuǎn）動（dòng）夾頭，觀察球心反射象的跳動量（liàng）是（shì）否在規定（dìng）範圍內（nèi），如偏大（dà），趁透鏡在未完全固定前移動透鏡在夾頭上的位置(貼（tiē）著夾頭端麵（miàn）稍加擠壓)直到球（qiú）心反射象不跳（tiào）動或跳動在規（guī）定的範圍內（nèi）。
6、開（kāi）動機床，移動砂輪拖板磨削外圓，達到圖紙規定尺寸（cùn）。磨（mó）削時，同時開通冷卻液，砂輪線速度以15—35m／s、工件線速（sù）度0.3～2m／s、進刀量以0.0l～0．08mm為宜；
7、倒（dǎo）角，用成型砂輪倒角（jiǎo）或用倒角模倒角；
8、加熱夾頭，拆下零件，清洗擦幹送下道工（gōng）序或保存；
9、關閉機床，清洗工作（zuò）場所。
3.2.3 磨邊中常見缺陷及（jí）克服方法（fǎ）
在磨邊過程中經常會出現（xiàn）各種缺陷，必須及時進行原因分析和采取相應克（kè）服辦法。
1、崩邊破口產生（shēng）原因
(1)砂輪或磨輪表麵（miàn）不平，或已磨鈍後微孔堵塞，砂輪以選中（zhōng）軟硬度為宜；
(2)砂輪粒度太租，工（gōng）件越小，粒度越（yuè）細，見表3－1：
表3—1 常用砂輪種類
| 砂輪種類 | 粒 度(號) | 砂輪線速度(m／s) | 適用範圍(工件直徑mm) | |
| 碳化矽 | 180240 | 25 | < 25 | |
| 碳化矽（guī） | 180 | 28 | 25～28 | |
| 碳化矽 | 120 | 32 | >80 | |
| 金剛石 | 280 | 32 | < 25 | |
| 金剛石（shí） | 240 | 34 | >50 | |
(3)砂輪量太大,或進給太快；
(4)砂輪和工件軸的相對跳動太大；
(5)砂輪或透鏡轉（zhuǎn）整選擇不當（dāng）；
2、透鏡上徑出現橢圓或錐度，產生原因:
(1)砂輪與工件的徑（jìng）向跳動太大；
(2)夾頭端麵與工件軸不垂（chuí）直；
(3)往複運動方向與砂輪工作麵不平行（háng）；
3、表麵疵病等（děng）級下降.產生原因
(1)夾頭端（duān）麵不光滑而劃傷；
(2)粘結膠不清潔或對透（tòu）鏡起腐蝕作用；
(3)機械定（dìng）中（zhōng）心時壓力過大；
(4)冷卻液對玻璃起腐（fǔ）蝕作（zuò）用；
(5)倒角（jiǎo）時（shí）擦傷；
(6)清洗時擦傷。
第四章 光學加工質量檢驗
光學加工質（zhì）量（liàng）檢驗是指光學車間裏各道工序後加工質量的檢驗，主要內容有：
1、表麵質量檢驗；
2、麵形檢驗；
3、棱鏡的角度檢驗；
4、幾何尺寸的檢驗等。
4.1 粗糙度（dù）及表麵疵病檢驗
4.1.1 粗糙度及檢驗方法
粗糙度舊標準中稱為光潔度，係指（zhǐ）研磨加（jiā）工後零件表麵的微觀幾何形狀特性（xìng），用符號 表示。一（yī）般情況（kuàng）下，零件粗磨（mó）完工（gōng）後應達到3.2，即（jí）Ra=3.2；細磨完工後應達到0.8，即Ra=0.8；拋光完工後應達到0.008。即Ra=0.008。分（fèn）別相當於用W40（302）、W14（303）和拋光粉加工（gōng）過的表麵（miàn），對應於舊標準（zhǔn）光潔度（dù）等級為5、7 和14。
2、粗糙度檢驗方（fāng）法
研磨件表麵粗（cū）糙（cāo）度，通常是在60—100瓦（wǎ）的白熾燈照明下（xià），用目視進行觀察，其（qí）等級可與樣品比較來確定。要（yào）求（qiú）研磨麵砂（shā）眼均勻，不允許有下道工序（xù）中難以消除的劃痕（hén）及（jí）麻點存在。檢驗過的零件要（yào）洗淨、擦幹。
4. 2 表麵疵病及檢驗方法
表（biǎo）麵疵病係指麻點、擦痕、開口汽泡、破點及破邊，在圖紙上用B表示。根據光學零（líng）件表麵疵病尺（chǐ）寸和數量，共分10級，0~1—30級適用於位於（yú）光學係統象平麵上及其附近的光學零件（jiàn），其允許疵病尺（chǐ）寸和數量如表4—2所示。
表4—2 疵病尺寸和數量
| 疵病（bìng）等級 | 疵病的尺寸及數量 | ||||||||||||
| 麻點 | 擦痕 | ||||||||||||
| 麻點最大直徑（mm） | D（mm） | ||||||||||||
| 至20 | 20~40 | 40~60 | 60 | ||||||||||
| 允許的麻點數量（個） | |||||||||||||
| 0 | 在規定的檢驗（yàn）條件下，不允許有任何疵病 | ||||||||||||
| 1—10 1—20 1—30 |
0.005 0.01 0.02 |
4 4 4 |
6 6 6 |
9 9 9 |
15 15 15 |
0.002 0.004 0.006 |
0.5D 0.5D 0.5D |
||||||
I~V11級適用於不位於光學係統象平麵上的光學零件，其允許疵病尺寸和數量如表4—3所示：
表4—3 I~VI級疵病的尺寸及（jí）數量
| 疵病（bìng）等級 | 疵病的尺寸及數量（liàng） | |||||
| 麻點 | 擦痕 | |||||
| 直徑（mm） | 總數量（個） | 粗麻點直徑 | 寬度（dù）（mm） | 總長度（mm） | 粗擦痕寬度（mm） | |
| I I IV V VI VII |
0.002~0.05 0.004~0.1 0.015~0.2 0.015~0.4 0.015~0.7 0.1~1 |
0.5D 0.8D 1D |
0.03~0.05 0.05~0.1 0.1~0.2 0.2~0.4 0.4~0.7 0.7~1 |
0.002~0.008 0.004~0.01 0.006~0.02 0.006~0.04 0.01~0.07 0.01~0.1 |
2D |
0.006~0.008 0.008~0.01 0.01~0.02 002~0.04 0.04~0.07 0.07~0.1 |
注：各級表麵粗（cū）麻點之數量不得超（chāo）過（guò）允（yǔn）許麻（má）點數量的10%，粗擦（cā）痕總長度不（bú）得超過允許擦（cā）痕總長度的10%，計算粗麻點數量時（shí），計算結果按四舍五入湊（còu）整。
零（líng）件表（biǎo）麵疵病的尺寸及數量雖未超過表4—3的規定，但發現有疵（cī）病密集在一起的現象時，還須補充測定表4—4各級所規定之限定內疵病（bìng）的尺寸和數量。
表4—4 疵病的尺寸和（hé）數量
| 疵病（bìng）等級 | 零件表麵（miàn）任（rèn）何一部分限定區內疵的尺寸及（jí）數量 | ||||
| 限定區直徑 （mm） |
麻點 | 擦痕 | |||
| 總（zǒng）數量（個） | 其中粗麻點數量（liàng）（個） | 總長度（mm） | 其（qí）中粗擦痕長（zhǎng）度（mm） | ||
| I I IV V VII |
2 3 5 10 20 |
2 3 5 10 20 |
1 1 1 2 3 |
4 6 10 20 40 |
2 3 5 10 20 |
限定區（qū）內如滑（huá）粗麻點和粗擦痕，則細麻點數量和細擦痕的長度允許按（àn）疵病換（huàn）算後相應（yīng）增（zēng）加，但整個表麵允許疵病的尺寸及總數量不得超（chāo）過表4—4的規定。
1、表麵疵病檢驗方法
（1）檢驗時，應以黑色屏幕為背（bèi）景，光源為電壓36V，功率60W—100W的普（pǔ）通白熾燈，在（zài）透射光和反射光下觀察。
為了便於發現疵病，觀察時允許朝任意（yì）方向轉動零件，怛在確定疵病大小時，應以透射光為準（zhǔn），在透射光下觀察不出（chū）的疵病不予考核。
透射光觀察常用於檢驗各種（zhǒng）透鏡，玻（bō）璃平板和小角度楔形鏡（jìng）；反射光觀察常用於檢（jiǎn）驗棱鏡、大角度的楔形鏡以及便（biàn）於使用反射光觀（guān）察的其他零件表麵（miàn）。
2、各種表（biǎo）麵疵病特征
(1)麻點：是直徑較小，並且凹下的點狀疵病，呈（chéng）灰白色或與拋光劑顏色相同。
(2)擦痕：是條狀疵病，顏色與（yǔ）麻點的顏色相同。有些細擦痕在轉動零件觀察時，帶有閃（shǎn）光或呈彩色。
(3)開口氣泡：是由於氣泡磨穿後（hòu）形成的圓形或長圓形的點狀疵病，多與拋光劑顏色相同，直徑（jìng）較大。
(4)破點（diǎn）：不（bú）規則的點狀損傷，常帶有閃光或同於拋光劑顏色。
(5)破邊：即零件邊緣部分的缺損。
(6)裂痕；伸向玻璃體內（nèi）．的條狀裂紋（wén）疵病，帶有閃光或呈彩色。
(7)印跡：是凸起在零件表（biǎo）麵（miàn）上的粘附物或黴霧，它（tā）們具有各種形狀、呈黑褐色 其它顏色等。一般在自然光或用被薄形紙遮擋的燈光下用外反射光進行觀察。
3、注意事項
檢驗表麵疵病時（shí），一股應注意；
(1)檢驗中，若用清潔方法不能擦掉的（de）印跡應重新拋光；
(2)裂痕疵病，原則（zé）上不允許存在。若在有效孔（kǒng）徑外，可用油石磨毛，但不得肴殘留的裂痕痕跡；
(3)對於小（xiǎo）於標準所（suǒ）規定之疵病尺（chǐ）寸下限（xiàn）的聚焦麻點和（hé）擦痕，在其內側間距大於或等於麻（má）點直徑或擦痕寬度時，應（yīng）理解為明顯（xiǎn）分開-，否則按密集處（chù）理；
(4)由於（yú）工藝因素及玻璃化學穩定（dìng）性差、而產生的灰霧狀疵病，可根據（jù）零（líng）件疵病等級要求，按選定的樣品比較檢驗。、觀察中，不允許使用方向特殊的光線；
(5)為了便於發現疵病，觀察時允許將零件（jiàn）向任何方（fāng）向轉動，但判斷時應以正（zhèng）確的（de）觀察方（fāng）向為準；
(6)由（yóu）於溫（wēn）差影響，使零件表麵造成霧（wù）氣不便觀察（chá）時，可先在燈下烘烤，消、除霧氣；
(7)檢驗後不合格的零件，應用專用鉛筆(或臘筆)在疵病所在麵上按規定符號作出標記。
