球面抛光实验报告解读

球面抛光实验报告

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一、实验目的

1.了解抛光基本程序，对设备有初步认识；

2.学会调整抛光精度的方法，如调摆、修磨盘等。

二、实验器材

球面玻璃，抛光盘，打磨机，氧化铈溶液，样板等。

三、实验简介：

打磨和抛光都属于玻璃冷加工的一部分。 1、实验材料：光学玻璃 分类：

（1）.无色光学玻璃

无色光学玻璃通常称为光学玻璃，按色散系数vd大小分为冕玻

璃和火石玻璃两大类，以K和F表示。火石玻璃的vd<50冕牌玻璃的vd>50。 每类玻璃中根据比重大小分为重冕(ZK)、轻冕(QK)、重火石(ZF)、轻火石(QF)。根据含有氟、磷、钡、镧、钛等的化合物而分为氟冕(FK)、磷冕(PK)、钡冕(BaK)、镧冕(LaK)、特冕(TK)、钡火石(BaF)、镧火石(LaF)、重钡火石(ZLaF)、钛火石(TiF)、和特种火石(TF)。

（2）.有色光学玻璃

有色光学玻璃主用来制作观察、照相、红外等光学仪器的滤光

镜，不同品种的有色玻璃能提供不同的光谱特性，用来实现某些特殊性能需求。

（3）.特种光学玻璃 • 光学石英玻璃 • 红外光学玻璃 • 耐辐射光学玻璃 • 防辐射光学玻璃 • 微晶玻璃

本次光学器材冷加工均选用的时K9玻璃。

2、光学玻璃基本加工方法 （1）.光学零件冷加工工艺

• 开料：切割玻璃毛坯，用切割机将玻璃毛坯切割成与实际零件接近 的小毛坯。切割机的锯片周边镶嵌金刚石粉，此为外圆锯。对锯

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片线速度有最低要求，否则加速锯片的磨损，切割时需要用循环水进行冷却，避免玻璃局部过热导致炸裂和锯片磨损。 • • 粗磨 零件粗成型，铣磨等：光学零件外圆、球面与平面的铣磨工艺（粗磨工艺），用铣磨机(球面或平面)使零件获得与图纸要求相接近的形状与尺寸。传统的粗磨也有使用磨盘，使用金刚砂磨料加水研磨，全手工操作，费时费力。

• 精磨 ：在粗磨的基础上，用精磨机通过逐渐减小金刚砂磨料颗粒度来进一步磨削玻璃，使零件的曲率半径或平面精度更接近图纸要求，表面光洁度逐步提高，但透明度与表面形状还没达到图纸要求。

• 抛光 ：在精磨的基础上，通过抛光机、抛光盘和抛光粉对零件进行抛光，在抛去元件表面精磨遗留的细微凹凸不平部分的同时，通过一些控制手段，改变表面的面型，最终达到图纸的设计要求。 • 定心磨边 ：透镜在粗磨、精磨、抛光过程中，由于定位误差和加工误差会造成透镜的光轴与其基准机械轴不重合，产生中心误差，通过定心磨边工序来减少这一误差。

• 检验 ：根据图纸的要求，检测透镜的光洁度、光圈、中心厚度、偏心差、尺寸等。检测棱镜的角度误差、光圈、光洁度等

（2）.光学零件的特种加工工艺（以下工艺针对的都是光学玻璃材料，晶体和塑料的硬度范围相差很大，很多情况不同于玻璃的工艺）

• 镀膜 增透、反射、分光、滤光、化学镀、真空镀、多层介质膜 • 胶合 双胶透镜

• 刻划照相 分划板、度盘、码盘、光栅 3、仪器识别

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球面玻璃粗磨机

4、球面玻璃抛光

为了获取较大精度的球面玻璃，采用干涉原理，利用被磨玻璃和样板之间的空气层形成的光程差，通过对环形条纹形状、数目的分析，判断抛光后球面玻璃的精度。

精度分析：

1mm=1000μm 1mm=100道

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1道=10μm

由于抛光精度较高，因此通过古典式抛光，我们希望△N控制在较小的数字范围内。

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在抛光的过程中，在球面玻璃玻璃表面可能会出现沟壑，用样板玻璃观察的时候会看到在中央圆环和四周的连接处出现明显的凸凹，此时需要分析其位置并且调整摆的大小，当抛光一定时间仍不见效果时，需要修盘继续抛光。

四、实验过程：

1、固定球面膜玻璃。利用松香、纱布等，将融化的松香通过纱布的过滤，将球面玻璃固定在操作台上。

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2、在球面玻璃与抛光盘接触面涂刷一层氧化铈水溶液，用抛光盘将其均匀涂抹在接触面上，用铅垂固定抛光盘并施加一定压力，打开机器开始抛光。

3、抛光一段时间，当氧化铈溶液快干时，用毛笔轻轻在接触面上刷一层溶。重复多次毛玻璃表便会渐渐光滑透明。

4、当球面玻璃表面完全光滑透明，出现明显黑色后通过样板，检测球面玻璃的问题，借此确定摆的大小。做实验的过程中我们的球面玻璃与样板所成的牛顿环分布为中间粗、两边细，中间稀、两边密，因此选用

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大摆进行抛光，同时通过修抛光盘内外侧，改变其与球面玻璃接触面大小、摩擦力强弱等，进行抛光。

5、抛光时，在抛光盘与球面玻璃之间加入氧化铈溶液起到抛光作用。在抛光同时观察溶液的余量，当溶液快用光时及时用毛笔刷一层氧化铈溶液在球面玻璃与抛光盘接触位置。视情况重复若干次。

五、问题与解决方案

1、牛顿环中间粗，条纹数少，外侧密，条纹细。 解决方法：通过修抛光盘外侧，用刀片在沥青抛光盘上刻出较圆的形状，并使用大摆进行抛光。

2、当大摆磨边时间过长之后，可能会出现中间凸两边低、按压样板玻璃往外走的情况，这是高光圈的体现。

解决方案：调整摆的幅度，换用小摆开始抛光，当抛光盘中间发白的时候可以停止，重新观察。

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3、当用样板玻璃观察时，有时会发现在中心圆环与周围圆环连接处出现明显的凹凸，这是在球面玻璃表面出现了沟壑或突起。 解决方法：确定沟壑的位置，通过调整摆的大小将其周边磨到与其相平；当出现凸起的时候，讲突出的地方磨平。

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六、实验心得： 1、粗磨：

要求：将一块开料的三棱柱粗磨，选定一基准面后，做到其相邻两个面平滑且两两垂直。

心得：通过两天对三棱柱玻璃的粗磨，我初步了解了玻璃粗磨的基本流程与原料，向老师学习了几种针对不同问题的粗磨手法。掌握了人工打磨玻璃的基本方法。

首先，在选取毛玻璃的时候，尽量选取体积较大、损伤较少、形状较为规范的作为原料，这样可以在粗磨的时候较为方便，也不会因为形状过小导致难以修缮玻璃块，一旦出现破损的时候，有更大的空间可以进行修补。

在粗磨的过程中，应选取适当大小和转速的磨盘。半径较小、转速较快的磨盘可以打磨掉

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读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根

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