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第七章光学零件的精磨工艺
精磨的目的是:一方面使工件表面的凹凸层深度和裂纹层深度减小;另一方面使工件表面曲率半径的精度或平面度进一步提高。
§7~1 光学零件的上盘与工夹具设计
一球面镜盘与各种球模的设计
(一)球面镜盘的设计
球面镜盘的形式如图7-1所示。根据上盘的方法不同,分为弹性上盘和刚性上盘两种:根据透镜类型的不同分为凸面透镜盘和凹面镜盘两种。

(1) 弹性上盘法
先做火漆团,火漆团的尺寸如图7-2所示。火漆团可以手工模型浇注,也可以半自动或全自动火漆团机制作。
粘有火漆团4的透镜3,将其被加工面作为基准面,贴置到贴置模1内,如图7-3所示,然后,将粘结模2加热,压到贴置模1内的火漆团4上,待冷却后,就成为如图7-1所示的镜盘。
(2) 刚性上盘法
刚性上盘实际上不实在精磨前上盘,而是在粗磨后上盘,成粗磨后,再进行精磨。
自光学零件的高效率加工推广以来,许多工业发达的国家都采用刚性上盘。但刚性上盘只有在批量大时才值得使用,因为粘结模专用性强,加工成本高。
刚性上盘的特点是粘结面为基准面,粘结胶层薄,能承受较高的速度和压力。
刚性上盘时,光将粘结叫做成粘结纸或粘结布,~。将粘结模
加热到能熔化粘结胶的温度,将粘结纸或粘结布贴上,再将略微加热的工件粘到粘结模的承座上,并铁贴紧。粘结第二面时,要谨防将已抛光的第一面擦伤。图7-4为刚性上盘的示意图。

(1)解析法
球面零件在镜盘上的分布如图7-5所示。Rj是镜盘表面的曲率半径,镜盘表面的曲
半径在加工过程中是变化的,这里的Rj是指抛光完工后的曲率半径,也就是零件图上所要求加工的球面的曲率半径。Hj是镜盘的矢高,即由镜盘工作面的顶点到镜盘最边缘处的矢高。Dj是镜盘工作面最边缘处的口径。γj是镜盘的半对角。
球面零件在镜盘上是按同心圆排列的,θi是行角,即第i行透镜的中心所在的半径与镜盘对称轴之间的夹角;α0 是透镜的半对角;α是透镜中心的半径与间隙中心的半径之间的夹角;是i行中心的子午面与两透镜间隙中央的子午面间的夹角;D1是零件的口径;b是零件与零件间的间隙;ρi是行的透镜中心作镜盘对称轴线截面的半径。
应该求得镜盘上的总行数m;任意行的透镜数ni;每一镜盘上总零件数N。
由图7-5可知;
Sinα0= D1/2Rj; (7-1)
Sinα= D1+b/2Rj; (7-2)
Sinθi=ρi/ Rj (7-3)
SinΦi=(D1+b)/2ρi (7-4)
∴sinΦi=sinα/sinθi (7-5)
θm=θ1+(m-1)2α(7-6)
ni=180°/Φi (7-7)
N=Σni (7-8)
γj=θm+α0 (7-9)
Hj= Rj(1-cosγj) (7-10)
Dj=2 RjSinγj (7-11)
这里首先需要解决的问题是第一行的零件数ni取多少?ni可能得数是1、2、3、4、5,不会大于5,因为假如取6个,则中间还可以放一个。在1~5之间,2和5一般不用,因为空隙大而是零件分布不均匀。所以一般只有三种可能。1、3、4。
从图7-5可知,再γj的范围内,没有2α就有一行,所以,行数m与γj/2α有关。若初定一个γj,定位γ0,则
γ0/2α+1/2 = m+ξ; (7-12)
m是由公式(7-12)左边计算所得数值得整数部分,ξ是它的小数部分。可以按表7-1查得n1。
 
表7-1 n1、ξ、Sinα之间的关系
 
 













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1

 
2

 
3



4






 
5








 
 
γ0一般不要取得太大,为便于工艺过程稳定,γ0取70°或小于70°即可。
(2) 作图法
以n1=1、3、4三种情况分别叙述之。
a、n1=1时,如图7-6(a)所示。以O为圆心,OA=R j为半径,画一圆弧FAC,再以OA为对称轴,以顶点A为圆心,以(D1+ b)/2为半径,截FAC,得B,B′两点。以B为起点,D1+ b为半径,依次截取圆弧,得C等各点,则BB′为第一行,BC为第二行。每一行的零件数,以第二行为例说明之。取BC的中点D,由D作OA的垂线,交AB′C′于E点,以D