CN104058580B - 一种大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明所设计的一种大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的装置，包括热加工炉、温度控制装置、模具、温度均衡装置、温控热电偶和标杆，其特征是所述的热加工炉与被加工的光学玻璃之间设置有温度均衡装置，所述的温度均衡装置包括金属底面和金属侧壁，在其金属底面上设置模具，在模具上部放置被加工的光学玻璃，且金属侧壁到被加工的光学玻璃外径间的距离处为a，金属侧壁的上端面到被加工的光学玻璃上表面的距离为h，模具的高度为H_－模；H_－模＝δ₁×a；a＝δ₂×h；其中δ₁、δ₂为经验修正系数。

Description

一种大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的装置及方法

技术领域

本发明所涉及光学玻璃槽沉热加工技术领域，是常规光学玻璃热加工的特例。其特点是要控制槽沉热加工后的产品有几何形状尺寸要求，并保持原材料的各类技术指标。本技术的突破将对大型光学玻璃槽沉热加工技术推广应用有积极的意义。

背景技术

光学玻璃属一种无机材料，其具有一定光学特性的特种玻璃材料，广泛应用于摄影、摄像、信息产业和科研、军工等领域。由于其生产制造的特殊性，目前国内或国外很难提供质量指标如下表的以上规格的材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供能是平镜均匀软化，并保持厚度、光学特性不变，应力达2级以上，适用于直径厚度比大的大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的装置及方法。

为了达到上述目的，本发明所设计的一种大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的装置，包括热加工炉、温度控制装置、模具、温度均衡装置、温控热电偶和标杆，其特征是所述的热加工炉与被加工的光学玻璃之间设置有温度均衡装置，所述的温度均衡装置包括金属底面和金属侧壁，在其金属底面上设置模具，在模具上部放置被加工的光学玻璃，且金属侧壁到被加工的光学玻璃外径间的距离处为a，金属侧壁的上端面到被加工的光学玻璃上表面的距离为h，模具的高度为H_－模；H_－模＝δ₁×a；a＝δ₂×h；其中δ₁、δ₂为经验修正系数。

为了达到有效控制温度的目的，所述温控热电偶为两组，每组两点，两点之间设置的相位差180°，两组之间的相位差为90°，且一组设置在被加工的光学玻璃的上方，另一组设置在被加工的光学玻璃的下方。

为了达到有效控制平镜形变的目的，所述的标杆设置在被加工的光学玻璃中心向边缘的50％～95％×R的位置。

本发明所设计的使用上述加工装置的大型光学玻璃平镜加工成球面镜的方法是：所述的将被加工的光学玻璃设置与模具上，并使被加工的光学玻璃的中心与模具圆心重合，然后通过热加工炉加热升温，在升温过程中通过四个温控热电偶控制温度均衡装置内的温度差≤6℃，当接近软化温度区域时保温，并控制温度均衡装置内的温差≤±2℃，当标杆开始发生变化初始时温度均衡装置内的温差≤±1℃，当标杆变化将达到设定值时开始缓慢降温。

为了保证最终产品的质量，所述的升温过程为80～110小时，保温时间为8～12小时，缓慢降温时间为4～8小时，缓慢降温后按精密退火工艺对被加工的光学玻璃进行处理。

本发明所设计的一种大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的装置及方法，通过设置温度均衡装置，使得被加工的光学玻璃所处的温度场更趋均匀，其精确控制里温度均衡装置内的空间，使得温度场内既有做够的热空气对流空间，又能克服个方向发热体的温度差，达到被加工的光学玻璃达到软化温度区域内。玻璃体内部与表面同时软化，玻璃体的表面积仅发生微小拉伸，控制在合理范围内。同时，本发明还公开了加工方法，在加工方法中，精确控制了加温、保温以及降温的时间、温度及方法，最终使得被加工的光学玻璃在重力的作用下缓慢软化，恰到好处的包裹在所设计的模具表面。另外，设计的缓慢降温时间，利用温度差变化的滞后效应，然被加工的光学玻璃内部的热量散发具有足够的时间和温度，从而防止了重力作用下沉槽过度或中部厚度在边缘重力的作用下拉伸变薄。

综上所述，本发明所得到的加工装置及方法，与现有技术相比，能直接对厚度70mm，直径660mm以上的平镜加工使用，大大降低了现有技术中必须使用200mm厚度的平镜坯来制作的材料浪费率，也降低了加工难度，并且公开了玻璃单位时间内温度与形变量的关系，对今后类似玻璃的热加工提供了技术依据。

附图说明

图1为本发明大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的方法和装置布局相对位置示意图。

图2为本发明热加工温度控制关键部分关系示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例描述的一种大型光学玻璃5平镜热加工成球面镜的装置，包括热加工炉、温度控制装置、模具1、温度均衡装置2、温控热电偶3和标杆4，所述的热加工炉与被加工的光学玻璃5之间设置有温度均衡装置2，所述的温度均衡装置2包括金属底面6和金属侧壁7，在其金属底面6上设置模具1，在模具1上部放置被加工的光学玻璃5，且金属侧壁7到被加工的光学玻璃5外径间的距离处为a，金属侧壁的上端面到被加工的光学玻璃5上表面的距离为h，模具1的高度为H_－模；H_－模＝δ₁×a；a＝δ₂×h；其中δ₁、δ₂为经验修正系数(δ₁＝1.5～6、δ₂＝0.6～2.8)。所述温控热电偶3为两组，每组两点，两点之间设置的相位差180°，两组之间的相位差为90°，且一组设置在被加工的光学玻璃5的上方，另一组设置在被加工的光学玻璃5的下方。所述的标杆4设置在被加工的光学玻璃5中心向边缘的50％～95％×R的位置。

如图2所示，本实施例描述的使用上述加工装置的大型光学玻璃5平镜加工成球面镜的方法是：所述的将被加工的光学玻璃5设置与模具1上，并使被加工的光学玻璃5的中心与模具1圆心重合，然后通过热加工炉加热升温，在升温过程中通过四个温控热电偶3控制温度均衡装置2内的温度差≤6℃，当接近软化温度区域时保温，并控制温度均衡装置2内的温差≤±2℃，当标杆4开始发生变化初始时温度均衡装置2内的温差≤±1℃，当标杆4变化将达到设定值时开始缓慢降温。

为了保证最终产品的质量，所述的升温过程为80～110小时，保温时间为8～12小时，缓慢降温时间为4～8小时，缓慢降温后按精密退火工艺对被加工的光学玻璃5进行处理。

Claims (5)

1.一种大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的装置，包括热加工炉、温度控制装置、模具、温度均衡装置、温控热电偶和标杆，其特征是所述的热加工炉与被加工的光学玻璃之间设置有温度均衡装置，所述的温度均衡装置包括金属底面和金属侧壁，在其金属底面上设置模具，在模具上部放置被加工的光学玻璃，且金属侧壁到被加工的光学玻璃外径间的距离为a，金属侧壁的上端面到被加工的光学玻璃上表面的距离为h，模具的高度为H_{- 模}；H_{- 模}=δ₁×a；a=δ₂×h，其中δ₁、δ₂为经验修正系数, δ₁取值1.5-6；δ₂取值0.6-2.8。

2.根据权利要求1所述的大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的装置，其特征是所述温控热电偶为两组，每组两点，两点之间设置的相位差为180°，两组之间的相位差为90°，且一组设置在被加工的光学玻璃的上方，另一组设置在被加工的光学玻璃的下方。

3.根据权利要求1或2所述的大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的装置，其特征是所述的标杆设置在被加工的光学玻璃中心向边缘的50%〜95%×R的位置。

4.一种使用如权利要求1所述的大型光学玻璃平镜热加工成球面镜的装置的加工方法，其特征是将被加工的光学玻璃设置于模具上，并使被加工的光学玻璃的中心与模具圆心重合，然后通过热加工炉加热升温，在升温过程中通过四个温控热电偶控制温度均衡装置内的温度差≤6℃，当接近软化温度区域时保温，并控制温度均衡装置内的温差≤±2℃，当标杆开始发生变化时温度均衡装置内的温差≤±1℃，当标杆变化将达到设定值时开始缓慢降温。

5.根据权利要求4所述的大型光学玻璃平镜加工成球面镜的加工方法，其特征是所述的升温过程为80〜110小时，保温时间为8〜12小时，缓慢降温时间为4〜8小时，缓慢降温后按精密退火工艺对被加工的光学玻璃进行处理。