一种带中心孔的锗玻璃透镜的加工方法
【专利摘要】本发明涉及一种带中心孔的锗玻璃透镜的加工方法，属于透镜冷加工【技术领域】。本发明设计了一种高精度的带中心孔的锗玻璃透镜的加工工艺流程，采用特殊设计的保护工装进行透镜保护后再进行精密钻孔，对锗玻璃透镜起到了很好的防护作用，使透镜在钻孔过程中免于炸裂，且不破坏透镜的表面光洁度；本发明采用了精密扩孔方法，有效地保障了锗玻璃透镜中心孔的形状精度和位置精度，中心孔相对零件轴线同轴度达到0.01mm，中心孔内径的尺寸公差小于0.04mm。本发明的加工方法便捷有效，加工精度高风险低，最后加工得到的带中心孔的锗玻璃透镜的合格率可以达到100％，尤其在批量生产中质量稳定并提高成品率。
【专利说明】—种带中心孔的锗玻璃透镜的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及透镜冷加工【技术领域】，具体涉及一种带中心孔的锗玻璃透镜的加工方法。
【背景技术】
[0002]目前，对于锗玻璃透镜的光学加工，一般仅限于规则外形的透镜。对于锗玻璃材料的使用，一般也是尽量地采用简单的外形结构，减少透镜的加工环节。主要原因是锗玻璃材料热胀系数大，导致工作表面面形变化大，且加工过程极容易炸裂；材料硬度小，质地疏松，很小的机械冲击力就能够导致毛坯破裂。外形规则的一般透镜其主要手段还是研磨抛光。对于带中心孔的锗玻璃透镜，除了要保证良好的工作表面面形，还要进行中心孔的加工，其工艺过程更为复杂，加工风险更高。
【发明内容】
[0003](一 )要解决的技术问题
[0004]本发明要解决的技术问题是:如何设计一种能够保证锗玻璃透镜面形精度和中心孔形位公差要求的锗玻璃透镜的加工方法。
[0005]( 二 )技术方案
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带中心孔的锗玻璃透镜的加工方法，包括以下步骤:
[0007]31、对锗玻璃材料切割下料，得到锗玻璃透镜毛坯；
[0008]32、对步骤51得到的所述锗玻璃透镜毛坯进行粗磨，得到锗玻璃透镜粗磨毛坯；
[0009]33、对步骤52得到的所述锗玻璃透镜粗磨毛坯进行精磨，得到锗玻璃透镜精磨毛坯；
[0010]34、对步骤33得到的所述锗玻璃透镜精磨毛坯进行抛光，得到锗玻璃透镜抛光毛坯；
[0011]35、对步骤34得到的锗玻璃透镜抛光毛坯进行定中心加工，然后进行磨外圆加工；
[0012]36、对步骤35得到的锗玻璃透镜的抛光表面进行涂漆处理，然后将制作好的保护工装与锗玻璃透镜的两面分别粘合，得到锗玻璃透镜组件；
[0013]37、对步骤36得到的锗玻璃透镜组件进行钻中心孔加工，然后进行拆分，得到钻孔后的锗玻璃透镜；
[0014]38、对步骤37得到的钻孔后的锗玻璃透镜进行扩孔加工，得到带中心孔的锗玻璃透镜。
[0015]优选地，步骤31得到的所述锗玻璃透镜毛还留有2?3111111的余量。
[0016]优选地，步骤32，依据预设的凹凸球面半径I？值铣磨或手开球面，得到的所述锗玻璃透镜粗磨毛还的边缘厚度差八1:小于0.02?0.05臟。
[0017]优选地，步骤S3中精磨时去除所述锗玻璃透镜粗磨毛坯0.4mm的余量。
[0018]优选地，步骤S4中，所述抛光分为粗抛光和精抛光，粗抛光采用W1氧化铝微粉悬浮液，抛光时间为30?60min，粗抛光去除量为0.03?0.04mm ;精抛光采用W0.1金刚石微粉悬浮液，抛光时间为4h?12h，抛光时间为60?80min，抛光去除量为0.01?0.02mm。
[0019]优选地，步骤S5中进行磨外圆时的去除量为2mm?3mm，且使得磨外圆后外圆的跳动量不大于0.005mm。
[0020]优选地，步骤S6中使用的所述保护工装为玻璃材料，且所述保护工装包括两个工装零件A和B，A零件外形同平凹透镜或平凸透镜，A零件的球面半径与涂漆处理后的锗玻璃透镜的第一面的半径值接近，符号相反，口径与涂漆处理后的锗玻璃的口径相等，使A零件的球面与涂漆处理后的锗玻璃透镜的第一面贴合，两表面之间保留0.3mm的胶层空间，A零件与锗玻璃透镜的贴合面通过粘接胶结合，并使两者外圆对正，A零件的中心厚度大于涂漆处理后的锗玻璃透镜第一面的球面矢高值。同理制作B零件(B零件外形同平凸透镜或平凹透镜，B零件的球面半径与涂漆处理后的锗玻璃透镜的第二面的半径值接近，符号相反，口径与涂漆处理后的锗玻璃的口径相等，使B零件的球面与涂漆处理后的锗玻璃透镜的第二面贴合，两表面之间保留0.3mm的胶层空间，B零件与锗玻璃透镜的贴合面通过粘接胶结合，并使两者外圆对正，B零件的中心厚度大于涂漆处理后的锗玻璃透镜第二面的球面矢高值)，A零件和B零件的组合形成了对锗玻璃透镜抛光表面的防护作用，A、B零件和粘接后的锗玻璃透镜的整体组件将作为后道工序的加工对象。
[0021]优选地，步骤S8中进行扩孔加工时，外圆的跳动量不大于0.01mm。
[0022](三)有益效果
[0023]本发明设计了一种高精度的带中心孔的锗玻璃透镜的加工工艺流程，采用特殊设计的保护工装进行透镜保护后再进行精密钻孔，对锗玻璃透镜起到了很好的防护作用，使透镜在钻孔过程中免于炸裂，且不破坏透镜的表面光洁度；本发明采用了精密扩孔方法，有效地保障了锗玻璃透镜中心孔的形状精度和位置精度，中心孔相对零件轴线同轴度达到
0.01_，中心孔内径的尺寸公差小于0.04_。本发明的加工方法便捷有效，加工精度高风险低，最后加工得到的带中心孔的锗玻璃透镜的合格率可以达到100%，尤其在批量生产中质量稳定并提闻成品率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0026]设本发明的方法所要加工出的带中心孔的锗玻璃透镜的设计技术指标为:直径Φ 110mm,凸面半径R1 = 115mm,凹面半径R2 = 382mm,中心厚度h = 14.7±0.02mm,零件总厚度H= 18_，表面疵病B= IV，光圈N = 3，局部误差ΛΝ= 1，中心孔直径Φ43±0.02。
[0027]如图1所示，要加工出上述指标的带中心孔的锗玻璃透镜，需要进行如下步骤:
[0028]S1:下料；
[0029]用金刚石锯片及空心钻对锗玻璃材料切割下料，得到锗玻璃透镜毛坯。下料时，锗玻璃透镜毛坯留有2?3mm的余量，如2、2.5或3臟，毛坯厚度h = 20±0.05mm，外圆直径Φ = 113±0.1mm。
[0030]S2:粗磨；
[0031]用铣磨机或单轴机，依据设计要求给出的凹凸球面半径R值对第一步得到的锗玻璃透镜毛坯铣磨或手开球面，从而实现粗磨，得到锗玻璃透镜粗磨毛坯，凸面半径R1 =115+0.05mm,凹面半径R2 = 382-0.1mm,中心厚度h = 15.5±0.1mm,同时控制锗玻璃透镜粗磨毛还的凹凸两面的边缘厚度差Δ t小于0.02mm?0.05mm,如0.02mm、0.03mm或
0.05mmo
[0032]S3:精磨；
[0033]用金属磨具对步骤S2加工得到的锗玻璃透镜粗磨毛坯进行精磨，去除所述锗玻璃透镜粗磨毛还0.4mm的余量，中心厚度h = 14.8±0.05mm,精磨同时应保持凹凸两面低光圈。精磨后得到锗玻璃透镜精磨毛坯。
[0034]S4:抛光；
[0035]用W1的氧化铝微粉悬浮液对步骤S3得到的锗玻璃透镜精磨毛坯进行粗抛光，抛光时间为60min，粗抛光去除量为0.03?0.04mm，去除锗玻璃透镜精磨毛坯的余量达到中心厚度h = 14.75 ±0.05mm,再用W0.1金刚石微粉悬浮液对粗抛光得到的毛坯进行精抛光，抛光去除量为0.01?0.02mm，达到中心厚度h = 14.7±0.02mm，得到锗玻璃透镜抛光毛坯。
[0036]S5:定心磨边；
[0037]利用定心磨边机对步骤S4得到的锗玻璃透镜抛光毛坯进行定心(即定中心)磨边(即磨中心)，磨边余量2mm，磨边后外圆直径Φ 110。用粘接胶把锗玻璃透镜抛光毛坯粘接在磨边接头上(光学定心)，偏心值0.02mm，避免操作过程温度骤升骤降。磨边后零件外圆的跳动量不大于0.005mm，并要求对边缘进行倒角。
[0038]S6:透镜保护；
[0039]把虫胶漆均匀地涂在锗玻璃透镜抛光表面，自然晾干后，把保护工装粘接到锗玻璃透镜上，得到整体C组件。对于本例，保护工装零件A为平凸外形，口径113_，凸球面半径381.7mm,中心厚度15mm。保护工装零件B为平凹外形，口径113mm,凹球面半径114.8mm,中心厚度30_。用热的松香石蜡胶把锗玻璃透镜、保护工装零件A和B粘接到一起，自然冷却。操作过程尽量避免空气对流。
[0040]S7:钻孔:
[0041]对步骤S6得到的整体C组件进行钻中心孔加工。钻头外径尺寸37mm，机床主轴转速900rpm，进刀量0.05mm/r。钻孔后对整体C组件进行拆分，并用无水乙醇清洗锗玻璃透镜。
[0042]S8:扩孔:
[0043]对步骤S7得到的带孔锗玻璃透镜毛坯用精密车床进行扩孔加工。把带孔锗玻璃透镜毛坯装夹在精密车床上，用千分表测量外圆的跳动量为0.01mm，扩孔后直径尺寸Φ43.01。
[0044]由以上实施例可以看出，本发明设计了一种高精度的带中心孔的锗玻璃透镜的加工工艺流程，采用特殊设计的保护工装进行透镜保护后再进行精密钻孔，对锗玻璃透镜起到了很好的防护作用，使透镜在钻孔过程中免于炸裂，且不破坏透镜的表面光洁度；本发明采用了精密扩孔方法，有效地保障了锗玻璃透镜中心孔的形状精度和位置精度，中心孔相对零件轴线同轴度达到0.01111111,中心孔内径的尺寸公差小于0.04臟。本发明的加工方法便捷有效，加工精度高风险低，最后加工得到的带中心孔的锗玻璃透镜的合格率可以达到100%，尤其在批量生产中质量稳定并提高成品率。
[0045]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种带中心孔的锗玻璃透镜的加工方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、对锗玻璃材料切割下料，得到锗玻璃透镜毛坯； 52、对步骤SI得到的所述锗玻璃透镜毛坯进行粗磨，得到锗玻璃透镜粗磨毛坯； 53、对步骤S2得到的所述锗玻璃透镜粗磨毛坯进行精磨，得到锗玻璃透镜精磨毛坯； 54、对步骤S3得到的所述锗玻璃透镜精磨毛坯进行抛光，得到锗玻璃透镜抛光毛坯； 55、对步骤S4得到的锗玻璃透镜抛光毛坯进行定中心加工，然后进行磨外圆加工； 56、对步骤S5得到的锗玻璃透镜的抛光表面进行涂漆处理，然后将制作好的保护工装与涂漆处理后的锗玻璃透镜的两面分别粘合，得到锗玻璃透镜组件； 57、对步骤S6得到的锗玻璃透镜组件进行钻中心孔加工，然后进行拆分，得到钻孔后的锗玻璃透镜； 58、对步骤S7得到的钻孔后的锗玻璃透镜进行扩孔加工，得到带中心孔的锗玻璃透镜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤SI得到的所述锗玻璃透镜毛坯留有2?3_的余量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，依据预设的凹凸球面半径R值铣磨或手开球面，所得到的所述锗玻璃透镜粗磨毛还的边缘厚度差Δ t小于0.02?0.05_。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中精磨时去除所述锗玻璃透镜粗磨毛还0.4mm的余量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述抛光分为粗抛光和精抛光，粗抛光采用Wl氧化铝微粉悬浮液，抛光时间为30?60min，粗抛光去除量为0.03?0.04mm ;精抛光米用W0.1金刚石微粉悬浮液，抛光时间为4h?12h,抛光时间为60?80min，抛光去除量为0.01?0.02mm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中进行磨外圆时，去除量为2mm?3mm,且使得磨外圆后外圆的跳动量不大于0.005mm。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6中使用的所述保护工装为玻璃材料，且所述保护工装包括工装零件A，A零件外形同平凹透镜或平凸透镜，A零件的球面半径与涂漆处理后的锗玻璃透镜的第一面的半径值接近，符号相反，口径与涂漆处理后的锗玻璃的口径相等，使A零件的球面与涂漆处理后的锗玻璃透镜的第一面贴合，两表面之间保留0.3mm的胶层空间，A零件与锗玻璃透镜的贴合面通过粘接胶结合，并使两者外圆对正，A零件的中心厚度大于涂漆处理后的锗玻璃透镜第一面的球面矢高值。
8.如权利要求1?7中任一项所述的方法，其特征在于，步骤S8中进行扩孔加工时，夕卜圆的跳动量不大于0.01mm。
【文档编号】B26F1/16GK104297821SQ201310294339
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月15日 优先权日:2013年7月15日
【发明者】回长顺, 王芳, 白庆光 申请人:中国航天科工集团第三研究院第八三五八研究所