光学基础：精磨、铣磨

目的: 是将块料或型料毛坯加工成具有一定几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的工序。

粗磨的方式：散粒磨料加工法

              固着磨料加工法

散粒磨料粗磨

散粒磨料粗磨是指用金刚砂和水搅拌而成的磨料在磨盘对玻璃工件进行的粗加工。

一、加工原理

仿型法

1、粗磨球模形状：磨凸面零件用凹球磨

                 磨凹面零件用凸球磨

2、粗磨工序

粗磨球面一般要用从粗到细三道磨料加工。

第一道磨料粒度的选择要根据加工工件弧高大小而定。

单件弧高大于1mm时，第一道磨料粒度粗于180#；

单件弧高在0.4～1mm时，选用180＃磨料；

单件弧高小于0.4mm时，选用240#或280#磨料。

第二道、第三道粗磨磨料力度选择比第一道磨料粒度要依次减小1、2个粒度号。粗磨完后表面粗糙度要求达1.6μm，相当于W40或W28磨料加工的表面。

注意：

A.磨凸面用凹球模，磨凹球面用凸球模。

B.粗磨用球模的材料多为铸铁。

C.三道磨料不同，三道球模曲率半径也不一样。

3、粗磨检验

在粗磨过程中应随时检查偏心量和厚度公差。

检验：

检验点         对凸球面

检验环         对凹球面

凸球面零件：

第一道砂完后，中心留2~4mm圆台。

第二道砂完后，检验点被磨去自身直径的1/2～2/3 。

第三道砂完后，检验点消失，查看擦贴度是否达1/2～2/3 。

凹球面零件：

第一道砂完后，检验环宽度大于1mm。

第二道砂完后，检验环宽度大于0.3mm。

第三道砂完后，检验环消失，查看擦贴度是否达1/2～2/3 。

二、散粒磨料研磨机理

主要是尖硬的磨料颗粒对玻璃表面的机械破碎去除过程，水解作用是次要的。

注意：

①在加工过程中，首先起作用是粒度较大的磨料颗粒，大致占所加磨料的15%左右

②璃被去除的同时，磨盘表面也会有微量的磨损，

③研磨中水的作用，一是均匀分布磨料的作用；二是冷却作用；三是水解作用。

球面铣削加工

铣削加工，又称范成法加工。所谓范成法是利用磨轮刃口轨迹包络面成型球面的方法。是一种固着磨料加工方法。

一、球面铣削原理

条件：

①金刚石磨轮刃口通过工件顶点。

②磨轮轴线和工件轴线相交于O点。

③两轴夹角为α。

④磨轮绕自身轴高速旋转，工件绕自身轴低速转动。

二、磨削机理

概括地讲，磨削是一种脆性材料的多刀刃切削去除过程。

当在金刚石棱尖施加一定的压力，并沿玻璃滑动时，玻璃表面将被破坏，出现一个具有一定宽度和一定开裂角的划痕，同时在划痕下面有一深入玻璃表面内部的裂纹。

球面铣削加工

一、磨料

（一）种类

主要的天然磨料有：金刚石、刚玉（Al2O3）和金刚砂等。

常用的人造磨料有：人造金刚石、人造刚玉、碳化硼（B4C）、人造碳化硅（SiC）等。

在粗磨及精磨中，使用最多、效率最高的磨料是碳化硅。其莫氏硬度为9.5～9.75。 

（二）粒度

磨料的粒度是指其颗粒的大小。 分为筛选法和水选法。

筛选法：

粒度号用一英寸长度上有多少个筛孔数来命名的。

如60＃粒度，是指一英寸长度上有60个筛孔，依次类推。

水选法：

其粒度号表示磨料的实际尺寸。

如W20，表示该号微粉的颗粒上限尺寸为20μm。

二、磨具

（一）金刚石磨具特征标志

（1）磨料种类：人造金刚石磨料，标志为JR，天然金刚石磨料，标志为JT。

（2）粒度：常用80＃～W5。

（3）硬度：常用Z（中），ZY（中硬），Y（硬）。

（4）浓度：常用25%，50%，70%，100%。

（5）结合剂：有树脂结合剂（S），青铜结合剂（Q）， 陶瓷结合剂（A），电镀结合剂（D）。

（6）形状：有平行轮（P）、薄片轮（PB）、杯形轮（B）、碗形一号轮（BW1）、碗形二号轮（BW2）、蝶形一号轮（D1）、蝶形二号轮（D2）、单面凹轮（PDA）、双面凹轮（PSA）、简形轮（NP，NH）、切割轮（PBG）等。

（7）外径：代号D

（8）厚度：代号H

（9）孔径：代号d

（10）金刚石层环厚：代号b

（11）金刚石层层厚：代号h

（12）金刚石角度：代号α

（二）金刚石磨具特性参数的选择

1、粒度

金刚石磨具的粒度对磨削效率和表面粗糙度的影响正好相反。一般铣削用的磨具粒度，范围在80＃～120＃。

2、结合剂

目前，国内外使用四类结合剂。耐磨性由弱到强的顺序为：树脂结合剂；陶瓷结合剂；金属结合剂；电镀结合剂。

3、硬度

磨轮的硬度是指磨具表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。

4、浓度

浓度：是指在磨具金刚石层内每立方厘米的体积内含有金刚石的重量。规定每立方厘米中含有4.4克拉金刚石作为100%浓度。

铣磨加工中的工艺参数的选择

一、磨头转速

磨头转速是由机床性能决定的。

CG2.0、CG-W100S、CG-W30S、LOH厂的RF1、RF2。

磨轮边缘线速度又称磨削速度，其速度在12～35m/s，磨削效果较好。

二、工件转速

工件线速度实际上是进给速度. 一般选150～250mm/min较为合理。

三、铣磨深度

铣磨深度是指工件转动一周的吃刀量。

四、冷却液

1、作用

冷却液具有冷却、润滑和清洗作用。

2、种类

水溶性冷却液、乳化液冷却液、油性冷却液。

铣削球面几何形状精度分析

铣磨球面的几何形状误差，包括球面曲率半径误差和厚度误差。

一、影响球面曲率半径精度的误差

（一）角度调整误差和磨轮刃口尺寸误差

（1）dα>0(即α比理论值大)，则曲率半径R减小；反之则反。

（2）dα一定时，α愈小（即R愈大），dR愈大。

（3）磨轮r误差dr对曲率半径的影响是：对凸球面，r增大（刃口变钝），R减小；对凹球面，r增大，|R|增大；

（4）磨轮中径Dm的误差dDm对曲率半径误差的影响是dDm>0,则|R|增大。

（5）当dα、dr和dDm为一定时，α越大，dR越小。

（二）中心调整误差的影响

中心调整误差是指经过角度调整之后，磨轮端面刃口并未正好处于工件表面中心，而存在一定的偏离差。

（三）磨轮轴与工件轴共面调整误差

铣磨机使用时，一般不作磨轮轴与工件轴共面误差的调整，而由机床装校保证。如果存在磨轮轴与工件轴的共面误差h，球面方程将变为高次曲线的回转面。

（四）磨轮轴和工件轴径向跳动的影响

径向跳动的影响，将使工件表面产生非球面误差。磨轮轴与工件轴径向跳动允差在0.005～0.01mm范围内，对球面半径精度影响不大。

二、影响透镜中心厚度误差的因素

（一）磨轮轴和工件轴轴向跳动的影响

一般铣磨机两轴的轴向跳动量均为0.005mm。因此，轴向跳动影响的最大误差是0.01mm。

（二）夹具精度对透镜中心厚度的影响

主要是由于夹具制造误差和对夹具使用不当造成的。

铣磨球面产生的表面疵病

铣磨球面产生的表面疵病常见的有：

菊花纹（细密振纹）、宽疏菊花纹、麻点、擦贴圈有缺口（或中间环带脱空）和球面偏心等。

一、菊花纹和宽疏菊花纹

（一）菊花纹

产生原因：是磨头误差与振动影响造成的，磨头预紧力的大小对菊花纹也有一定影响。

判断内包与外包：

（二）宽疏菊花纹

产生原因：工件主轴的轴向窜动。

二、麻点

产生原因：磨轮线速度选择不当，进刀速度与工件转速配合不好。

三、几何形状的疵病

（一）擦贴环带有缺口

产生原因：光刀时间不够或者密封圈过厚。

检验方法：

①金属样板卡工件被加工表面

②擦贴度法

③简易球径仪测失高检查被加工表面

（二）擦贴环带脱空

产生原因：机床工件主轴轴线与磨头轴线不相交。一般两轴线不相交允差0.03mm。

（三）球面偏心

产生原因：夹具定位面的偏心。