长春理工大学 光学冷加工课件 第三章.ppt

光学零件加工技术薛常喜光电工程学院; 光学玻璃的熔炼过程是极其复杂的。（多种氧化物 ）首先要精心选料，按精确的配方，再按严格的工艺规程进行熔炼。熔炼后的玻璃要制成一定形状尺寸的玻璃块、玻璃砖，再经过退火和检验后方能使用。玻璃的成型和退火是光学玻璃生产中重要关键一环节。 ;一.玻璃的成型的方法 把熔炼后的玻璃制成玻璃块、板、砖的过程，是玻璃的成型。 1.浇注法成型玻璃块（出炉温度、精度） 2.滚压法成型玻璃板 3.槽沉法成型玻璃砖 以上三种方法成型的玻璃，都要送到退火炉内进行退火 ;二、精密退火 1、什么是精密退火 玻璃成型后，要在一定温度范围内进行均匀、缓慢的冷却，这一冷却过程称为退火。为达到光学均匀性，光学玻璃的退火规程比普通玻璃严格得多，故称精密退火。 2、精密退火的目的 精密退火的目的是为了消除玻璃内应力和各部分的光学均匀性。 光学均匀性指同一块玻璃内个各部分折射率变化的不均匀程度。 ; 内应力或光学均匀性，二者产生的原因均是由于熔炼后玻璃从熔融状态再成型时，冷却速度很大，降温速度快，使玻璃内部温度比外层高，因此产生。 光学均匀性引起折射率不同，是逐渐变化的，不能用折 射仪测出，影响鉴别率 此外，①残余应力的存在，会破坏玻璃的各向同性，产 生应力双折射和各部分折射率不同；②应力大的玻璃在加 工过程中，当遇到温度变化或受外力作用时，容易炸裂， 故必须精密退火 ，最大限度地消除内应力和光学均匀性。 不同牌号的玻璃，其最佳退火温度范围亦不同，这一 温度范围称为该牌号玻璃的退火区域。 ;3、退火温度区域冷却时，内应力的控制 当温度变化时，由于玻璃的导温系数小，故外层与内部之间会产生温度梯度△T（变化速率）。温度由低到高，梯度为正，反之，为负。 导温系数K：材料传递温度快慢的能力。导温系数小，当周围温度变化时，玻璃内外温度趋于一致所需要的时间就越长。 ;三、浇注光学玻璃的退火 浇注光学玻璃的退火分为二个阶段 1 、快速降温 从浇注温度经过迅速冷却到退火温度（或略高于退火温度），在此期间，由于温度仍较高，分子运动活跃，分子的运动和位置的调整是以抵消冷却引起的应力。故可快速降温。;三、浇注光学玻璃的退火 浇注光学玻璃的退火分为二个阶段 1 、快速降温 从浇注温度经过迅速冷却到退火温度（或略高于退火温度），在此期间，由于温度仍较高，分子运动活跃，分子的运动和位置的调整是以抵消冷却引起的应力。故可快速降温。;2 、退火降温 退火降温指从退火温度到低于退火温度以下1000C～1500C范围内的冷却。该区间分子活动能力大大降低，会产生应力。退火温度上保温6～8小时，使炉内玻璃内外温度均衡一致，然后再按退火规定严格控制降温速度。 前部分为快速降温，后部分为退火降温 ;目前，光学零件的毛坯有三种： １.块料：古典式，原材料消耗大，工序多，生产效率低，只适用于小批量或单件多品种生产。 ２.型料：有热压成型和液态成型两种。前者推广使用，后者由于受光学玻璃池炉熔炼尚未普及的限制，仅在眼镜行业中应用。型料加工工艺、生产效率高，工艺流程短，大大减少了原材料的消耗，也有利于实现光学加工的机械化和自动化。余量大，费料，二次成型 ３.棒料：近年新方法，降低成本，有利于半自动化生产。 块料毛坯——锯切——整平——划割胶条——滚圆——开球面;一、块料毛坯的锯切 锯切的目的是将大块玻璃材料，按要求的尺寸和角度 切割成小的块料。锯切的方法有两种： 一是散粒磨料锯切； 二、是金刚石锯片锯切。 1、散粒磨料锯切（又称泥锯）：只需一台电动机，通过 皮带驱动装有金属圆片的主轴，伴加磨料即可锯切玻璃。 线速度10m/s左右，送料方式为手推。 优点：简单易行，比较经济。 缺点：锯口较宽（约2～3mm）且有斜度，精度差，效率不 高，劳动强度大，逐渐将被新工艺所取代。 原始：金属圆片加金刚砂、水，浪费大，效率低，条件差 ; 2、金刚石锯片锯切： 金刚石锯片锯切是以固着有金刚石的锯片代替金属圆片，加散粒磨料的方法对玻璃进行切割。该方法效率高，精度高，改善了劳动条件，有利于实现自动化加工。 线速度20～40m/s。工件进给量的大小根据工件尺寸、锯片性能和机床结构参数来选择。 现在：金刚石镶嵌在四周，从而达到金刚石锯片切割; 就进给方法来分，大体分为两种： 1.弹性进给或自由进给法； 2