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实习报告
生产实习报告
院系:
光电
班级:
090106
学生姓名:
肖坤
学号:
090106115
2012年7月
目录
一:
生产时间及地点2
二:
实习目的3
三:
实验内容3
(一):
铣磨工艺4
(二)、磨边与精磨工艺6
(三):
抛光工艺9
(四):
镀膜工艺10
四:
总结13
五:
参考文献13
一:
生产时间及地点
实习时间:
2012年7月
实习地点:
西安工业大学金花校区,教五楼光学冷加工实验室
实验室简介:
我校薄膜技术与光学检测实验室,1999年通过陕西省教委、计委、科委三家联合验收,成为省级重点实验室。
陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室由舒朝濂教授任实验室主任,实验室拥有刘卫国教授严一心教授、朱昌教授、郭忠达教授、田爱玲教授等学科带头人。
实验室主要研究方向为薄膜与等离子体技术、光学制造与检测技术、微光电器件制造技术及应用。
实验室含光学工艺、光学检测、真空镀膜、微光电器件制造与检测实验室,拥有光学零件加工与检测、光学薄膜制造与检测、微光电器件制造与检测的主要技术装备,是光学工程专业的教学、科研实践基地。
实验室在基础教学、科研成果等方面取得了一大批有影响的成果,光学工艺实验室在产学研方面做出了突出贡献,曾被评为“全国高校先进实验室”。
二:
实习目的
1通过一周的生产实习,经过老师的教导以及自己的实际操作,了解现代光学冷加工工艺的发展,通过自己动手完成两个凸透镜零件的加工,学习知识与提升自身能力。
巩固消化所学的知识,托宽知识面,培养实践操作技能。
2通过参观东风仪表厂与卫星监控中心了解未曾涉及的科学领域,拓宽眼界与知识面,并结合相关专业知识提升自己的专业水平与能力。
三:
实验内容
光学冷加工过程分为以下几个主要步骤:
铣磨,精磨,抛光,磨边,镀膜,胶合,装配。
(一):
铣磨工艺
这个工艺过程中我们在金花校区粗磨实验室实习,实验所用的2个玻璃毛坯是已经经过初加工处理,已到达相关要求,所以可以直接进行粗磨加工。
实习过程中了解到,粗磨主要目的是去除毛坯余量,粗磨方式有散粒和金刚石磨料研磨,我们所观察的主要是使用金刚石磨料粗磨,磨料根据来源不同分为天然磨料的和人造磨料,所使用的模具主要材料为金刚石,还有过渡层和基体组成,粗磨液(也叫冷却液)主要成分为三乙醇胺,其作用是冷却玻璃表面,冲走碎屑,同时对玻璃碎屑起沉淀作用。
我们的加工顺序是先铣一面使厚度达到5.3mm左右,然后加工另一面厚度保持在4.6~~4.8mm之间。
1、球面铣磨原理采用斜截圆原理
2、两轴交点与磨轮刃口的连线即为所加工球面的曲率半径。
若磨轮的中径为DM,磨轮端面切削刃口的圆弧半径为r,磨轮轴与工件轴的夹角为α,则工件球面的曲率半径R为
3、当磨轮选定后,DM和r均为定值,只要调节两轴夹角,即可以得到不同曲率半径的球面。
4、加工凸面时,外凸包使实际加工的曲率半径增大,内凸包使曲率减小。
5、铣磨过程优劣的指标有尺寸精度、磨削效率、工件表面粗糙度、磨轮的磨耗比等。
6、面型的检验使用的是建议球面检测仪,与标准件数据对比来检测加工是否合格。
粗磨机有两种方式夹注毛坯,一种是吸盘式,这种方式需要一面一面的磨,另外一种方式是夹盘式的,他可以两面同时磨,控制磨轮与毛坯相对角度即可达到我们索要磨出的相应曲率半径的工件。
面磨完成后一般还有个倒边磨,通过加金刚砂颗粒做为磨料保护玻璃免受损坏以及使之受力均匀,一般大约倒边45°。
(图一)粗磨机
粗磨的检验,一般是观察砂眼,检验中心度,边厚差,表面擦贴度,都应使其达到相应的技术要求方能送精磨车间精磨以及抛光。
(二)、磨边与精磨工艺
1、定心磨边
(一般工艺流程中,铣磨之后是精磨,因为仪器夹具直径的限制,所以本次实习中先进行定心磨边,磨小外圆尺寸使零件可以装夹到精磨夹具中。
)
透镜的定心磨边是使透镜的光轴与圆柱面几何轴线重合(或基准轴),同时把外圆磨到给定的尺寸。
定心磨边的步骤:
1).定心:
通过一定的方法寻找并确定透镜光轴与基准轴重合的位置,即使透镜诸光学表面定心顶点处的法线与基准轴重合的位置。
2).磨边:
相对于确定了的透镜光轴,磨削透镜的外圆,以获得光轴与基准轴重合的外圆直径,达到所要求数值的透镜。
定心的方法有许多中,本次实习所用方法为机械定心法。
被定心透镜放在一对同轴精度高、端面精确垂直于轴线的夹头之间,利用弹簧压力来实现定心的。
使透镜整个表面与接头端面接触,这时透镜的两个表面的球心位于接头的轴线上,使透镜被夹紧的同时达到定心的目。
机械法定心的特点操作简便,加工效率高,适用于中等尺寸、中等精度透镜的大批量生产。
其他还有光学定心法、自准直像定心法、光学电视定心法、透射像定心法等。
磨边冷却液可分为油性和水性两种,具有粘度低,冷却性强,润滑性好等特点,同时不损害皮肤,对机床设备无锈蚀,对环境无污染。
一般采用401#冷却液、GX水基冷却液等。
2、精磨
精磨的目的:
使零件表面的凹凸层深度和裂纹层深度进一步减小;获得所需的尺寸精度。
此次实习精磨使用的是高速精磨机,使用金刚石丸片磨具进行精磨加工,
精磨片在球面夹具上的分布必须使得精磨模在使用过程中的磨损规律符合“余弦磨损”。
每道精磨工序时间为40s。
(三):
抛光工艺
抛光的目的是消除精磨的破坏层,达到规定的表面要求;精修面形,达到图纸要求的光圈数N和局部误差;为后续特种工艺创造条件。
抛光的机理是机械磨削、化学作用和表面流动理论。
抛光后零件的检验主要是利用光圈数来判定,光圈数的检验原理是等厚干涉。
(图二)不同类型的精磨金刚石丸片磨具
抛光的工艺中,所用的抛光液为二氧化锶(CeO2),夹具为比较柔软的纤维布料,其具体操作步骤为:
将休整好的抛光模上紧在机床的光轴上,把待加工的零件放置在相应的夹具内,与机床上的抛光模相贴,调整机床的摆幅,启动机床对零件的第一面进行抛光,抛光完工后重复上述步骤,对零件进行第二面抛光,在抛光过程中,操作者必须对每件零件进行相应的自检,如零件的中心厚度、表面光洁度、光圈及光圈不规则度等。
图三、精磨抛光机
(四):
镀膜工艺
薄膜的作用在于改进基底的性能或功能。
实现特定的光学特性,优化表面性能,改善表面特性,进行微细加工,实现微制造;
产生新功能特性。
光学薄膜器件主要采用真空环境下的热蒸发方法制造。
常用的薄膜制备方法有热蒸发、溅射、离子束辅助蒸发、电镀。
各种光学玻璃因为其使用目的和环境的不同,对工艺的要求和光线的通透等也就不相同,镀膜这道工序就是为了满足这些要求而对光线光路等做出相应的调整。
镀膜要求较高,学校所采用的是箱式电子真空镀膜机,在指导老师的介绍下,其基本原理是通过电子枪发射出来的电子在磁场的作用下受洛仑兹力作用而打在膜料上使膜料蒸发较均匀的粘附在玻璃镜片上,然后烘烤镜片使膜料粘固。
镀膜后的镜片通过封光光光度计来检查其光谱曲线来计算其反射率、透射率等是否达到技术要求。
在这种镀膜方式下,由于边缘线速度与中心线速度是不相同的,温度也并非出处相同,所以不能保证光学表面镀膜的均匀,边缘和中心必然存在一定的偏差。
镀膜机工作时要求真空环境,真空等级分为初真空,低真空,高真空,极高真空,超高真空,一般要求工作环境为高真空,所处气压为10-3~10-5Pa。
镀膜后的检验方法主要有判别颜色,观察器件的表面光洁度,测试所镀膜层的牢固度(使用擦拭法)。
镀膜的具体工序如下所示:
1. 操作人员,必须取得岗位资格证书
2. 膜料的选择膜料MgF2纯度≥99.99%
3. 工房的要求温度控制在22°C±4°C,湿度≤80%,工房内一切设施摆放整洁。
4. 清洁基片用脱脂布蘸醇醚混合液擦拭零件表面,若表面印记不能用混合液擦去,可用细抛光粉擦,然后用醇醚混合液擦干,以哈气检查表面清洁程度。
5. 装料装件将擦拭干净的基片放置在镀膜用夹具上,并调整好夹具及基片的位置,以便蒸发时目测干涉色的变化,同时将蒸发源及膜料装好。
6. 开冷却水和扩散泵
7. 抽低真空打开机械泵低阀,抽低真空,打开低真空测量表头(热电偶真空计),测低真空度。
8. 离子轰击当真空抽至10~20Pa时开始轰击,轰击电流50~150uA,启动工转旋转工作,将低阀关闭,抽预阀(管道),当真空度降至20Pa时,关闭预阀,重新抽低阀,重复动作维持真空度在10~0.1Pa之间,时间10~20分钟。
9. 开高阀离子轰击10~20分钟,低真空在1~10Pa时,打开高真空阀门,待离子轰击辉光消失后,切断轰击电源。
10.烘烧250°C~300°C
11. 测高真空当真空度到0.001Pa时,用电离真空计测量
12. 预熔除气当真空度至0.008Pa时开始预熔除气,预熔缓慢,至膜料彻底变为流动的液体。
13. 蒸镀当温度达到250°C~300°C时,真空度达到0.005~0.007Pa,即可蒸发,蒸发电流应比预熔时的电流略低,避免出现“打点子”,用目测观测反射色控制膜厚,到达指定颜色时停止蒸镀。
14. 冷却,充气当真空室温度降至200°C时,充气
15.送检
四:
总结
本人通过本次光学工艺实习,了解了具体的加工工艺流程,让所学专业知识与具体实践得到了有机的结合,既是对我们专业知识的巩固同时也是对我们动手能力的培养,在具体实习过程中了解了生产车间的相关规章制度,体会了科学技术带给产业的重大变革,对以后的工作实践有很大的帮助,深深的感觉此次实习意义非凡。
自己的知识层面得以拓宽的同时,综合能力也得到了提升。
希望学校以后可以多给我们这样好的机会将知识与实际应用相结合。
最后,感谢实习中认真负责的老师。
五:
参考文献
《现代光学制造技术》舒朝濂主编国防工业出版社2008年
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- 实习 报告