光學(xué)球面透鏡加工基礎(chǔ)知識(shí)了解 - 知乎

今天給大家介紹光學(xué)球面透鏡的冷加工流程。老規(guī)矩，圖文并茂簡(jiǎn)單易懂。

光學(xué)零件的加工，分為熱加工、冷加工和特種加工，熱加工目前多采用于光學(xué)零件的坯料備制；

冷加工是以散粒磨料或固著磨料進(jìn)行鋸切、粗磨、精磨、拋光和定心磨邊。

特種加工僅改變拋光表面的性能，而不改變光學(xué)零件的形狀和尺寸，它包括鍍膜、刻度、照相和膠合等。

冷加工各工序的主要任務(wù)是：

銑磨工序：去除鏡片表面凹凸不平的氣泡和雜質(zhì)，起到成型作用；

精磨工序：是使零件加工到規(guī)定的尺寸和要求，將其銑磨出來(lái)的鏡片的破壞層消除掉，大只固定R值，作好拋光準(zhǔn)備；

拋光工序：是使零件表面光亮并達(dá)到要求的光學(xué)精度；

定心工序：是相對(duì)于光軸加工透鏡的外圓，把透鏡的外徑磨到指定的直徑；

鍍膜工序：是在透鏡的表面鍍?cè)鐾浮⒎瓷涞饶樱?/p>

膠合工序：是將不同的光學(xué)零件膠合在一起，使其達(dá)到光軸重合或按一定方向轉(zhuǎn)折；

涂黑工序：在鏡片的毛面涂一層黑墨，達(dá)到消光的目的；

光學(xué)冷加工流程：

先以毛坯削材開(kāi)始加工到以下工序

光學(xué)透鏡冷加工流程

精磨:

精磨處于研磨的中間工序，相當(dāng)于機(jī)械加工中的半精加工，此虹序的主要目的是消除前道切削時(shí)留下的表面坑洞，達(dá)到表面粗糙度要求和面形誤差，中心厚度控制等;此工序需要選擇金剛石顆粒的粒度與玻璃材料磨耗度的搭配關(guān)系主軸轉(zhuǎn)速與擺臂的運(yùn)動(dòng)幅度等。

如何保持粗磨皿表面曲率半徑的精度？

粗磨是用磨皿與鏡片面接觸的方式進(jìn)行。雖然，磨皿表面的曲率半徑在開(kāi)始使用時(shí)是修改得很好的，但是隨著鏡片的磨削，磨皿也在不斷磨損，逐漸地就不一定能保證鏡片的加工精度。

保持粗磨皿曲率半徑不變或少變，就應(yīng)采取：

1.合理選擇工治具

凡是位于上面的治具總要比下面治具的尺寸小，這是因?yàn)樯厦嬷尉咭獢[動(dòng)的關(guān)系。

假如上面治具尺寸與下面治具的尺寸相同，上面治具的邊緣磨削機(jī)會(huì)太少，上面治具有翹邊的趨勢(shì)。

假如上面治具尺寸比下面治具的尺寸小得太多，超過(guò)了規(guī)定的數(shù)據(jù)，上面治具在擺動(dòng)過(guò)程中，其邊緣不露出來(lái)，上面治具的邊緣會(huì)磨損過(guò)甚，上面治具有塌邊的趨勢(shì)。

假如上面治具尺寸比下面治具的尺寸大，則在擺動(dòng)時(shí)，下面治具的邊緣露出的機(jī)會(huì)又會(huì)太少，下面治具的邊緣磨損過(guò)甚，下面治具有塌邊的趨勢(shì)。

光學(xué)透鏡冷加工流程

拋光:

研磨拋光是獲得鏡片表面品質(zhì)的主要工序，目的是去除上工序粗磨殘留的瑕疵并達(dá)到表面形狀精度、中心厚度尺寸均符合規(guī)格要求;

此工序需要注意研磨粉潔凈度、研磨液調(diào)配比例濃度、液體溫度、拋光皮選擇、轉(zhuǎn)速與擺臂幅度等:

影響拋光的因素

拋光的結(jié)果好壞受許多因素影響：

工件的粗糙度

空氣的溫度及相對(duì)濕度

空氣含塵量

玻璃種類(lèi)

零件大小

1.零件與治具大小比列

2.拋光劑的性質(zhì)

3.工作軸轉(zhuǎn)速

4.擺動(dòng)的頻率、擺幅及擺幅中心位置

5.拋光面的溫度、壓力

6.拋光劑的輸入量及溫度

光學(xué)透鏡冷加工流程

芯取

利用金剛石砂輪磨外圓，主要目的是，將組成球面鏡片的2個(gè)球面對(duì)應(yīng)的圓心連線(光軸)與機(jī)械夾具軸(幾何軸)重合，同時(shí)并確保鏡片外觀無(wú)刮傷，外徑尺寸、倒角、深度要求(凹透鏡時(shí))均符合規(guī)格要求;此工序和切削一樣，需要考慮金剛石砂輪粒度與玻璃磨耗度之間搭配關(guān)系選擇:

光學(xué)透鏡冷加工流程鏡片洗凈工程:

目的:1、在研磨拋光后去除玻璃鏡片表面研磨液等雜質(zhì)(1次洗凈):

2、在芯取后去除玻璃鏡片表面殘留的切削冷卻液(2次洗凈):此工序需要考慮純水品質(zhì)、洗劑濃度、超聲波強(qiáng)度、切水烘干條件、玻璃材料的耐水性、耐酸性、耐堿性、耐侯性等因素，確保洗凈后品質(zhì);

光學(xué)透鏡冷加工流程鍍膜工程:

光學(xué)鍍膜《蒸鍍):

為了使鏡片具有所需要的光學(xué)性能，需要在鏡片的2個(gè)表面鍍上厚度不同的薄膜層，使其具有達(dá)到一定的光譜特性和影像效果:在真空腔體內(nèi)，將鍍膜藥材加熱使其向上燕鍍到面對(duì)藥材的鏡片表面;鏡片薄膜主要分AR膜(增透膜)和IR膜(紅外截止膜)，根據(jù)不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，鍍不同的膜:此工序的品質(zhì)要求膜層附著強(qiáng)度、中心波長(zhǎng)、穿透率、反射率等:所用的藥材有氟化鎂、氧化鋯、OS50、TiO2、二氧化硅等等;

光學(xué)透鏡冷加工流程鍍膜工程

AR膜(增透膜)---首先，所有的鏡頭都會(huì)反光，在可見(jiàn)光中有“紅、綠、藍(lán)”三色，波長(zhǎng)也不一樣，當(dāng)膜層厚度一定的時(shí)候，只能讓其中的某一種通過(guò)，通常是綠光先進(jìn)入，則此時(shí)我們會(huì)看到反光顏色是藍(lán)紫色，因?yàn)榫G光已經(jīng)全部通過(guò)了，我們?yōu)榱藴p少其他光線的反射流失，盡可能讓我們希望的光線都通過(guò)，這時(shí)我們需要鍍上一層增透薄膜在鏡片的表面;

IR膜(紅外截止膜)---我們?nèi)说难坨R只能看到波長(zhǎng)在380-700nm區(qū)間的可見(jiàn)光，為了使光學(xué)元器件(CCD、CMOS)的成像效果接近于人的眼鏡視覺(jué)效果，需要在可見(jiàn)光區(qū)間實(shí)現(xiàn)高透過(guò)率，但高透過(guò)的同時(shí)，由于CCD和CMOS對(duì)紅外光和紫外光相當(dāng)敏感(波長(zhǎng)700-1100nm)，他們會(huì)造成成像的干擾使得影像失真，為了避開(kāi)紅外干擾，必須對(duì)這區(qū)間波長(zhǎng)的光進(jìn)行攔截，保留380-700nm區(qū)間的可見(jiàn)光完全透過(guò)，所以就是需要在鏡片上交替鍍上高低折射率不同的膜層，以實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果:

光學(xué)透鏡冷加工流程

膠合工程

粘合

簡(jiǎn)化復(fù)雜鏡片的加工，需要將2片或以上的鏡片用為了減少反射光能損失，特殊膠水按照技術(shù)要求，將其粘合在一起，實(shí)現(xiàn)光學(xué)性能:

光學(xué)透鏡冷加工流程

涂墨工程

涂墨:

將鏡片的外徑部位、凹透鏡的外徑連同垂直倒角處，用黑色涂料進(jìn)行均勻涂黑，以便達(dá)到消除或減少雜光在鏡頭中漫反射而影響成像的效果:

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