球面樣板的加工工藝-資料下載頁

【導讀】4．寫出詳細畢業設計說明書，要求字跡工整，原理敘述正確，會計算主要元器件的一些參數，并選擇元器件。光學樣板是光學零件制造過程中使用最廣泛、最簡便的一種精密測量工具。也被稱為牛頓樣板，日系企業也稱為原器。把被測件放在光學平板上就會出現牛頓環，根據牛頓環的數量和形狀，檢驗和測量被測件的面精度。牛頓環是兩個表面間的間隙引起的干涉條紋。每個光學樣板都被放置在一個保護木合內，并附有實測的干涉條紋照片和表面形狀數。其它標準樣板的曲率半徑則由環形球徑儀來測量。

　　

【正文】 5mm）等4種軍用光學零件的加工費用，按保守的經濟效果計算，美國防部就總計節省約4億美元。金剛石車削機床是金剛石車削工藝的關鍵技術，沒有金剛石車削機床，就不可能實現金剛石車削加工光學零件新工藝。金剛石車削機床屬于高精密機床，機床的主軸精度和溜板運動精度比一般的機床要高出幾個數量級，主軸軸承和溜板導軌通常采用空氣軸承和油壓靜力支承結構，機床運動部件的相對位置采用激光位移測量裝置測定。在工件加工的整個過程中，采用激光干涉儀測量工件的面形誤差。車床上裝有反饋裝置，可以補償運動誤差。金剛石車床的主要生產廠家是美國的莫爾精密機床公司和普奈莫精密公司。進入90年代后，日本東芝機械公司也開始生產這種車床。莫爾精密機床公司生產銷售的主要產品是Moore M－1－40非球面加工機，Moore T型床身機床，Moore光學平面加工機，Moore M 18油淋非球面加工機等。普奈莫精密公司生產出售的產品主要有MSG－325型、ASG2500型、Nanoform 600型、Ultra 2000型等金剛石車床。日本東芝機械公司生產出售產品是ULG100A（H）金剛石車床。金剛石車床的價格十分昂貴，而且還不斷提高。以MSG 325型車床為例，在80年代初每臺價為30~40萬美元，而到了90年代初每臺價已升高到將近100萬美元。這個價格對用戶來說是一個不小的經濟負擔，推廣普及應用有一定難度。因此，目前各國正在積極研究開發低成本的金剛石車削機床。下面介紹幾種目前正在推廣應用的金剛石車削機床.(1) 莫爾M18非球面加工機莫爾M18非球面加工機是一種3軸計算機數控超精密加工系統，可以使用單點金剛石刀具車削，也可以使用磨輪磨削，既能加工各種高精度平面、球面和非球面光學零件，又能加工模具表面和其它表面。金剛石車削和磨輪磨削相結合，擴大了機床的加工能力。例如加工精密模具，在一臺這樣的金剛石車床就能將其加工完成。首先使用磨輪在模具基體上加工出公差一致的面形，然后鍍制無電鎳，最后使用單點金剛石刀具，車削無電鎳表面，完成模具的精加工。該加工機床采用了AllenBradley 7320 型、8200型或通用電器公司2000型計算機數控系統，車床的位置控制采用了NewlettPackard 5501A型激光傳感器系統。莫爾M18機床的主要技術性能指標如下:X軸行程410mm ；Z軸行程230mm ；空氣軸承主軸中心到工作臺面的距離為292mm ,到旋轉工作臺面的距離為178mm ； ；X軸和Z 軸在全部行程上的垂直度為1μrad ； s ； ； ；B軸旋轉360176。時的角度偏差為177。3μrad s ；X軸和Z軸的讀數精度為5mm ； s ； , ；機床的體積(高′長′寬)為 1778′2032′1800mm 。(2) 普奈莫MSG325型金剛石車床普奈莫MSG325型金剛石車床是計算機數控型雙軸金剛石車床。機床采用一個重6t的花崗巖底座，花崗巖底座裝在壓縮空氣墊上用于隔離振動，使振動減小到2Hz。X和Z溜板都安裝在花崗巖底座上，兩個溜板相互垂直安裝。X溜板上裝有一個可以互換的刀架，Z溜板上裝有一個空氣軸承主軸。兩個溜板的運動的精確位置用一個激光傳感器系統測定。該機床可以加工紅外和可見光波段應用的各種球面和非球面透鏡、菲涅耳透鏡、反射鏡、偏軸圓錐截面鏡、多面體反射鏡以及精密錄像鏡頭等光學零件。在光學零件加工過程中，可采用激光干涉儀對加工件進行面形非接觸測量。機床的主要技術性能指標如下:機床的主軸采用空氣軸承,在1000轉/min時,在前端測量, ；驅動馬達為1/3HP 100~2400轉/min直流伺伏服馬達；采用空氣軸承的X溜板的名義尺寸為609′762mm ，最大行程為304mm ,最大移動速度20cm/min , , ,精密絲杠驅動馬達1HP 0~2500轉/min ；Z溜板最大行程為203mm ,其它性能指標均與X溜板的相同 ；加工工件的直徑,正常機床結構的為356mm ,大孔徑機床結構的為560mm ；加工工件的最大加工深度204mm ；工件直徑為150mm時,加工工件的面形精度可達l/2 。(3) ULG100A(H)型超精密非球面金剛石車床該機床是日本東芝機械公司90年代產品，從1992年6月開始，每月生產2臺，每臺機床售價5000萬日元。機床主軸采用高剛性超精密空氣靜軸承，機床數控裝置具有反饋功能。它可加工各種光學零件和非球面透鏡模壓成型用金屬模具。模壓成型金屬模具利用金剛石刀具和磨輪進行車削和研磨加工，能達到鏡面質量。機床的主要技術性能指標如下:機床的X軸(研磨輪軸)最大行程為150mm ；Z軸(工件軸)最大行程為100mm ；研磨輪軸最高轉速為40000轉/min ；研磨輪馬達 1kW/40000轉/min ；工件軸轉速20~1500轉/min ；； mm ； ；；。3. 光學玻璃透鏡模壓成型技術光學玻璃透鏡模壓成型技術是一種高精度光學元件加工技術，它是把軟化的玻璃放入高精度的模具中，在加溫加壓和無氧的條件下，一次性直接模壓成型出達到使用要求的光學零件。這項技術自80年代中期開發成功至今已有十幾年的歷史了，現在已成為國際上最先進的光學零件制造技術方法之一，在許多國家已進入生產實用階段。這項技術的普及推廣應用是光學行業在光學玻璃零件加工方面的重大革命。由于此項技術能夠直接壓制成型精密的非球面光學零件，從此便開創了光學儀器可以廣泛采用非球面玻璃光學零件的時代。因此，也給光電儀器的光學系統設計帶來了新的變化和發展，不僅使光學儀器縮小了體積、減少了重量、節省了材料、減少了光學零件鍍膜和工件裝配的工作量、降低了成本，而且還改善了光學儀器的性能，提高了光學成像的質量。光學玻璃模壓成型法制造光學零件有如下優點：（1）不需要傳統的粗磨、精磨、拋光、磨邊定中心等工序，就能使零件達到較高的尺寸精度、面形精度和表面粗糙度；（2）能夠節省大量的生產設備、工裝輔料、廠房面積和熟練的技術工人，使一個小型車間就可具備很高的生產力；（3）可很容易經濟地實現精密非球面光學零件的批量生產；（4）只要精確地控制模壓成型過程中的溫度和壓力等工藝參數，就能保證模壓成型光學零件的尺寸精度和重復精度；（5）可以模壓小型非球面透鏡陣列；（6）光學零件和安裝基準件可以制成一個整體。目前批量生產的模壓成型非球面光學零件的直徑為2～50mm，直徑公差為177。；～25mm，厚度公差為177。；曲率半徑可達5mm；，表面粗糙度符合美國軍標為80－50；折射率可控制到177。510－4mm，折射均勻性可以控制到510－6mm；。現在，世界上已掌握這項先進玻璃光學零件制造技術的著名公司和廠家有美國的柯達、康寧公司，日本的大原、保谷、歐林巴斯、松下公司，德國的蔡司公司和荷蘭的菲利浦公司等。玻璃光學零件模壓成型技術是一項綜合技術，需要設計專用的模壓機床，采用高質量的模具和選用合理的工藝參數。成型的方法，玻璃的種類和毛坯，模具材料與模具制作，都是玻璃模壓成型中的關鍵技術。結 論 近年來，球面光學零件的需求量越來越大，因此，對球面樣板的設計、制造技術提出了更迫切要求。然而，真正掌握此技術的人并不多，實用的有參考價值的文獻更是寥寥無幾。本文在總結親身實踐經驗的基礎上，較為詳細系統地闡述了球面標準樣板的設計方法、球面標準樣板的制造工藝和檢測方法，并且對樣板的精度檢測方法做了初步分析。本論文的完成參考了許多的光學零件加工類手冊，吸取了許多人的設計和制造經驗。通過這次畢業設計，使我對光學球面標準樣板的設計、加工、檢測技術有了更加深刻的體驗和了解。致 謝兩個月的時間一晃而過，在我設計過程中得到了華顯立老師的精心指導，在我的畢業設計選題、調研、開題以及撰寫過程中始終嚴格要求，同時及時地給我指導和批評指正，他學識淵博，治學嚴謹，思維敏捷，使我受益匪淺。在此要向尊敬的老師致以最崇敬的感謝。白老師總是在百忙之中抽出時間來為我解答設計過程中的疑問，很多次，很晚了，從白老師的辦公室問完問題出來，總是看見他還繼續留在那里伏案工作，這樣一位辛勤的老師，我將無法從記憶中抹去。記得在審方案階段，白老師總是不厭其煩地給我細心講解，以消除我還存在的盲點。在這里，我要一并感謝結構教研室的其他老師，那些在無意間幫助過我的老師，謝謝你們。 這次設計是我第一次進行全面和系統的設計，不免會有疏漏和不足之處，可能存在計算不夠準確，圖紙質量不高等問題，還有許多細節未做到及時處理，請老師指正，以幫助我不斷提高，不斷進步。我相信通過這次全面系統的設計以及在這個過程中各位老師的不斷點撥，在今后的工作中我一定會做到更好。“不積跬步無以至千里”，這次畢業論文能夠最終順利完成，歸功于各位老師三年間認真負責，使我能夠很好的掌握專業知識，并在畢業論文中得以體現。也正是你們長期不懈的支持和幫助才使得我的畢業論文最終順利完成。最后，我向光電工程系的全體老師們再次表示衷心感謝：謝謝你們，謝謝你們三年的辛勤栽培！參考文獻［1］蔡立、田守信等. 《光學零件加工技術》，1996年6月。［2］《光學零件工藝手冊》.國防工業出版社，1977年4月。［3］戴枝榮.《工程材料》.東南大學，1992年。［4］梁志明.《材料力學》.高等教育出版社，1996年。［5］《精密儀器設計講義》.長春理工大學，1992年。［6］《精密儀器設計手冊》.機械工業出版社，1991年。［7］《機械制圖》.機械工業出版社，1995年。［8］《高精度及特種光學零件制造與檢測》.長春理工大學，1983年。［9］《光學儀器設計手冊》.北京國防工業出版社，1972年。［10］王之江.《光學技術手冊》.北京機械工業出版社，1987年。［11］田守信，《非球面透鏡的加工》.。［12］李也娟.《光學技術》“光學非球面發展概況”1990年。［13］《光學測量與技術》“光學測量與技術”編輯組1978國防工業出版社。［14］《工程光學》機械工業出版社。指導教師評語及成績評定論文成績： 指導教師（簽字）：年 月 日 答辯小組評語及成績評定答辯成績： 畢業設計成績：答辯小組負責人(簽字)：年 月 日 答辯委員會審定意見：答辯委員會主任（簽字）： 年 月 日 答 辯 小 組 成 員姓名職稱工作單位備注