光學(xué)制造技術(shù)第5章 光學(xué)工藝材料

第五章光學(xué)工藝材料第一節(jié)粗磨、精磨的磨料及磨具一磨料磨料是研磨零件所用的材料，是具有棱角、一定硬度和韌性的粉狀或粒狀物質(zhì)。散粒磨料（金剛砂、人造剛玉）固著磨料（金剛石磨輪、金剛石丸片）（一）對磨料的一般要求1.硬度要比玻璃硬，硬度越高，工藝性能越好；2.韌性要好，不會(huì)因磨削壓力而使磨料破壞；3.自銳性好，隨磨削壓力產(chǎn)生的碎削，應(yīng)成多角；4.熔點(diǎn)應(yīng)比玻璃高，磨削發(fā)熱，磨料尖端不致熔化；5.粒度均勻一致，一個(gè)粒度牌號的磨料顆粒，大小要受限；6.化學(xué)穩(wěn)定性要好，不允許對被加工物和輔料起反應(yīng)。（二）散粒磨料的種類1.天然磨料：由天然礦物加工而成，常用的天然礦物有金剛石(C)、剛玉(Al2O3)和樂山金剛砂(3FeO.Al2O3.3SiO2)。2.人造磨料：人造磨料是由人工冶煉而制得的研磨材料。主要品種有人造剛玉、碳化硅、碳化硼和人造金剛石等。其中人造剛玉是應(yīng)用最廣泛的一種磨料，幾乎占全部人造磨料用量的65%以上。（三）磨料的代號和粒度磨料名稱天然金剛砂棕剛玉白剛玉單晶剛玉微晶剛玉鉻剛玉鋯剛玉黑碳化硅綠碳化硅鈰碳化硅碳化硼人造金剛石天然金剛石代號

GZGBGDGWGGGATHTLTSTPJRJT磨料的粒度：1、以一英寸長度上的篩網(wǎng)上孔的數(shù)目命名，8-280#2、以被測顆粒寬度來確定磨料尺寸。磨料的代號和粒度中國原聯(lián)邦德國、瑞士美國、日本原蘇聯(lián)標(biāo)稱號公稱尺寸(μm)標(biāo)稱號公稱尺寸(μm)標(biāo)稱號公稱尺寸(μm)標(biāo)稱號公稱尺寸(μm)46400-315D500400-60036600A50500-63060315-250D350300-40046424A40400-50070250-200D250200-30054360A32315-40080200-160D150120-20060320A25250-315100160-125D10080-12070250A20200-250120125-100D7060-8080220A16160-200150100-80D5038-6090180A12125-16018080-63D3018-38100140A10100-12524063-50D159-18120120A880-10028050-40D75-915095A663-80W4040-28D32-519085A550-63W2828-20

22070A440-50W2020-14

24060AM4028-40W1414-10

28050AM2820-28W1010-7

32042AM2014-20W77-5

40038AM1410-14W55-3.5

60030AM107-10W3.53.5-2.5

70022AM75-7W2.52.5-1.5

100015AM53-5W1.51.5-1

150010AM31-3二金剛石磨具將磨料用結(jié)合劑粘結(jié)在一起，做成具有一定形狀的磨削工具。（一）磨具的結(jié)構(gòu)：金剛石層（結(jié)合劑+磨料）

過渡層（結(jié)合劑）基體（銅、鋁或鋼）（二）結(jié)合劑的種類和代號：陶瓷結(jié)合劑A樹脂結(jié)合劑S橡膠結(jié)合劑X青銅結(jié)合劑Q電鍍金屬結(jié)合劑D（三）磨具的硬度指在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，磨粒間結(jié)合的強(qiáng)度。表現(xiàn)為磨具在工作中受到外力作用時(shí)，磨粒從磨具中脫落的快慢程度。等級代號分為14級。（四）常用的磨輪形狀及代號（五）一般砂輪的特征書寫順序代號或參數(shù)GB80#ZR1SP400×40×203意義磨料粒度硬度結(jié)合劑砂輪形狀外徑厚度孔徑（六）金剛石砂輪的濃度是指1cm3的體積內(nèi)所含金剛石的克拉數(shù)，共分５個(gè)等級。濃度名稱25%50%75%100%150%金剛石含量（克拉/cm3）1.12.23.34.46.6（七）金剛石磨具的特征書寫順序代號或參數(shù)JR-1100#Y1Q100NH40×55×33×3×7意義磨料粒度硬度結(jié)合劑濃度砂輪形狀外徑厚度孔徑金剛石環(huán)寬金剛石層厚（八）金剛石磨具的種類金剛石磨輪金剛石成型磨金剛石鋸片金剛石丸片第二節(jié)拋光粉１、對拋光粉的基本要求粒度均勻一致；較高的純度；良好的分散性和吸附性；粉末顆粒有一定的晶格形態(tài)，破碎時(shí)形成銳利的尖角，以提高拋光效率；合適的硬度和比重，和水有很好的浸潤性和懸浮性。2、拋光粉的種類常用的玻璃拋光粉有Fe2O3（紅粉），氧化鈰-稀土氧化物CeO2，氧化鋯ZrO2三類，他們可以單獨(dú)或混合使用。拋光能力依次為：CeO2、ZrO2、Fe2O3對于塑料、晶體等光學(xué)材料，則可以選用氧化錫（SnO2），氧化鋅（ZnO），碳酸鈣（CaCO3），碳黑（C）等軟質(zhì)拋光粉。3、幾種拋光粉的物理性能

三氧化二鐵氧化鈰氧化鋯分子式Fe2O3CeO2ZrO2外觀深紅色至褐色粉末白色至黃紅色粉末白色至黃色或棕色粉末相對密度5.1-5.37-7.35.7-6.2熔點(diǎn)（0C）1560-1570約26002700-2715莫氏硬度5-76-85.5-6.5晶粒的平均尺寸(μm)0.2-1.00.5-40.25-0.7顆粒外形近似球形邊緣、有絮狀物成多邊形、邊緣清晰

結(jié)晶體系斜方立方單斜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)剛玉點(diǎn)陣螢石點(diǎn)陣

4、拋光粉的評價(jià)指標(biāo)顆粒大小拋光粉是以微粒大小來分類的。代號1#2#3#4#5#粒度尺寸（μm）不大于1μm1-56-1011-2021-30硬度懸浮性顏色顆粒結(jié)構(gòu)5、添加劑

使用拋光粉拋光玻璃零件時(shí)，常常要在拋光液中加入適量的添加劑，這樣不僅可以提高拋光效率，還可以改善表面質(zhì)量。常用的添加劑成分及含量：氧化鈰水添加劑三氯化鈰稀土氯化物稀土硝酸鹽0.5-201000.23-2.25

0.5-20100

0.5-5

1-60100

0.5-10

以硝酸鋅、硫酸鋅、氯化鋅等鋅鹽作為各類拋光液通用的添加劑。使用時(shí)，最好將pH值調(diào)節(jié)在4-5之間。其中，硝酸鋅效果最好，硫酸鋅次之，氯化鋅較差。拋光粉水鋅鹽備注1-601000.5-2

25050013-40

250（氧化鈰）50013-40（硫酸鋅）另加入40硝酸鈰250（氧化鈰）50013-40（氯化鋅）

第三節(jié)拋光膜層材料拋光模由磨具基體（金屬材料）和拋光膜層兩部分組成。拋光膜層直接與加工表面接觸，起承載拋光粉粒子的作用，同時(shí)還參與拋光過程的物理、化學(xué)作用。一、對拋光膜層材料的要求1、具有微孔結(jié)構(gòu)；能夠吸附、存貯拋光粉2、具有良好的吻合性；保證零件的加工精度3、具有良好的耐磨性；長期保持面形精度4、具有良好的耐熱性；保證膜層不變形5、成型收縮小，老化期長，吸水性能好；保持加工過程穩(wěn)定6、有一定的粘性；能牢固粘附在基體上7、能溶于一般有機(jī)溶劑中；便于清洗二、拋光膜層材料的種類1、聚氨酯拋光片存在微孔結(jié)構(gòu)，吸附能力強(qiáng)。拋光效率高，光圈穩(wěn)定，但零件容易塌邊。2、拋光圓片（固著磨料拋光片）將拋光粉劑結(jié)合成小圓片，再按一定的分布規(guī)律粘在拋光?；w上的模具。以此拋光，不用加拋光液，而拋光效率提高5倍以上。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高，操作方便；光圈質(zhì)量穩(wěn)定，表面粗糙度好；加工安全，環(huán)境清潔；適用面廣，可用于單塊或成盤加工。幾種固著磨料拋光片的成分：序號配方工藝1環(huán)氧（200當(dāng)量的22酚A）77%乙二撐三胺（固化劑）6%金剛石微粉（平均直徑12微米）17%

2環(huán)氧E-12、古馬龍樹脂。總計(jì)小于10%氧化鈰（純度99%以上）>90%

3酚醛樹脂氧化鈰（純度99%以上）300目粒度1000C壓制固化24小時(shí)3、拋光柏油第四節(jié)粘結(jié)材料一、對粘結(jié)材料的要求（一）

良好的粘結(jié)性；（二）

適當(dāng)?shù)能浕c(diǎn)，良好的熱穩(wěn)定性；（三）

良好的化學(xué)穩(wěn)定性；（四）

具有適當(dāng)?shù)拇嘈?；（五?/p>

成分均勻，無有害硬粒雜質(zhì)；（六）易溶解于有機(jī)溶劑，不易溶于水和油。二、常用粘結(jié)材料剛性上盤粘結(jié)材料蜂蠟、石蠟彈性上盤粘結(jié)材料火漆石膏主要用于棱鏡的精磨、拋光三、保護(hù)材料

常規(guī)保護(hù)涂料：假漆（蟲膠漆）假漆的酒精溶液呈酸性（pH值為4~6），且漆膜的透水性大，因此，對化學(xué)穩(wěn)定性差的玻璃很不適用。磨邊過程中的保護(hù)時(shí)要求不影響對心。入庫的零件的保護(hù)是要求能很方便地除去保護(hù)膠。常用粘結(jié)、保護(hù)材料的性能和用途種類主要成分性能用途蜂蠟軟脂酸蜂蠟酯和蠟酸的混合物淡黃色至褐黃色固體。不溶與水，易溶與熱乙醇、乙醚、氯仿、苯和四氯化碳。蠟層厚度中等。粗磨、粘結(jié)、刻度保護(hù)蠟、拋光層膜的成分石蠟固體石蠟烴的混合物易溶與汽油、丙酮、苯。蠟層較薄、熔點(diǎn)較低。粗磨翻膠粘結(jié)膠條蠟松香、固體古馬龍和蠟類的混和物粘結(jié)強(qiáng)度高，耐溫性好，能溶與一般有機(jī)溶劑中。粗磨膠條粘結(jié)石膏水泥熟石膏和水泥熟石膏與水1：1攪勻，5分鐘內(nèi)固結(jié)成白色致密的硬塊，但體積膨脹，所以加入水泥。棱鏡精磨拋光上盤火漆松香、瀝青和中性填料松香和水泥起粘結(jié)作用；填料提高強(qiáng)度和硬度精磨拋光粘結(jié)膠磨邊膠松香、蟲膠不溶與水，易溶與乙醇、乙醚、丙酮、苯、松節(jié)油及油類，有一定的粘結(jié)能力、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性。定心磨邊粘結(jié)膠第五節(jié)冷卻液一冷卻液的作用（一）冷卻作用；（二）清洗作用；（三）潤滑作用；（四）化學(xué)作用。

二對冷卻液的要求1.粘度低；2.化學(xué)穩(wěn)定性好，PH接近7；3.導(dǎo)熱性好，比熱大；4.具有防銹作用；5.洗滌性好，不起泡沫。三冷卻液的種類

（一）

切削油類(粗磨)切削油類以礦物油為主體，可加入油性添加劑和防銹添加劑等。切削油類的特點(diǎn)是：潤滑性好，防銹性能好。它的缺點(diǎn)是：冷卻作用差；清洗作用差；易于著火；環(huán)境污染。（二）乳化液類(精磨)乳化液類是由礦物油與水在乳化劑作用下形成的一種穩(wěn)定的乳化液。乳化液分為兩大類：水包油型和油包水型。光學(xué)加工中主要用水包油型。首先配成乳化油，即母液，再將母液用水沖淡20倍至50倍后使用。優(yōu)點(diǎn)：清洗效果好；冷卻效率高；潤滑和防銹性能好。缺點(diǎn)：制備困難，污染嚴(yán)重。（三）水溶液類(拋光)以水為主體，含有某些化學(xué)藥品的溶液。優(yōu)點(diǎn)：冷卻清洗效果好。缺點(diǎn)：防銹性能差第六節(jié)清洗材料一、對清洗材料的要求：1.對被清洗物有良好的溶解能力；2.對零件的腐蝕性??；3.對光學(xué)零件清洗后的后續(xù)工藝沒有影響；

4.對操作者健康毒害小。二、光學(xué)加工中常用的幾種清洗材料（有機(jī)溶劑）名稱分子式外觀沸點(diǎn)（0C）凝固點(diǎn)（0C）自燃溫度（0C）密度（g/cm3）(200C)無水乙醇C2H5OH無色液體78.5-110.54000.789乙醚(C2H5)2O無色液體34.6-116.31880.714溶劑汽油

無色或淡黃色120~200

230~2600.795丙酮CH3COCH3無色液體56.5-94.35000.792苯C6H6無色液體80.15.5（熔）5800.879三氯乙烯CHClCCl2無色液體86.7-73不燃1.465石油醚

無色液體30~90

0.675四氯化碳CCl4無色液體76.70-23不燃1.595二硫化碳CS2無色液體46.25-108.61241.260三、超聲波清洗當(dāng)清洗液有毒、人員短缺或超凈要求時(shí)。1.清洗原理(機(jī)械和化學(xué)作用的綜合過程)；2.清洗工藝。CX-1型超聲波清洗工藝第一槽：三氯乙烯清洗清洗液加熱到40-60℃，主要是清洗零件上的粘結(jié)材料如火漆、蠟、膠和其他臟物。三氯乙烯可用蒸餾法凈化。第二槽：肥皂水溶液清洗洗掉零件上的油污、保護(hù)漆、玻璃粉等。液溫40-60℃。清洗液約3天換一次。第三槽：凈水清洗液溫控制在30-40℃，槽內(nèi)用流動(dòng)的清水把零件表面贓物、肥皂水等沖走，以提高后面的清洗效果。第四槽：乙醇溶液清洗清洗零件的保護(hù)漆、油污和其他贓物。槽內(nèi)設(shè)有回型冷凝管，以降低酒精溫度，減少揮發(fā)。第五槽：乙醇噴淋清洗清洗殘留臟物和水，并進(jìn)一步脫脂。第六槽：三氯