CN106363486B - 红外硫系玻璃预制小球的制备方法 - Google Patents

红外硫系玻璃预制小球的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种红外硫系玻璃预制小球的制备方法，该方法可以有效提高预制小球的材料利用率和一次良品率。红外硫系玻璃预制小球的制备方法，该方法包括以下步骤：1)单线切下料；2)倒角；3)滚圆；4)精磨；5)抛光；6)清洗。本发明通过采用金刚石砂线切割原材料，解决了红外硫系材料切割难题，材料利用率高，可以保证品质,有效解决了因为红外硫系玻璃原材料特性导致的材料利用率和一次良率低下的问题，使材料利用率从20％以下提高到30％以上，一次良品率达到70％左右，综合良品率可达到95％以上。

Description

红外硫系玻璃预制小球的制备方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃小球的制备方法，特别是涉及一种红外硫系玻璃预制小球的制备方法。
背景技术
红外硫系玻璃透镜主要运用于车载、监控等民用产品和红外制导等军用产品，而红外硫系透镜主要是利用红外硫系玻璃原材料通过精密模压或单点金刚石车削两种方式获得。其中，精密模压是将红外硫系玻璃原材料加工成预制小球后再进行模压。
目前光学玻璃预制小球一般采用光学玻璃条料经过外圆切割机将条料切割为小条料，内圆切割机将小条料切割为方颗粒，倒角，滚圆，精磨，抛光，清洗，共计八道工序，工序较多，而红外硫系玻璃材质软且脆，采用此种工艺一次良品率只有30％左右，具体表现在：在第一和第二道下料工序都采用了金刚石刀片，在高速旋转下对红外硫系玻璃极易产生破损，破损占比35％左右，且粘料和取料两次增加了不良机率，刀片的厚度分别为1mm和0.5mm，致使材料因刀片太厚而浪费，减少了产出数量；倒角采用一次加工，磨盘粒度号为80#，粒度太粗导致产品产生破损和破点，滚圆工序采用两次加工，滚圆机同样采用高速旋转的方式，且在离心力的作用下许多小球相互撞击，同样易造成产品破损，真圆度只能达到0.1mm，这两道工序破损占比10％；精磨采用环抛机加工，真圆度只能达到0.004mm左右；清洗工序超声波功率大于40KHz，超声波极易打伤产品表面，且使用金属篮架和篮条极易划伤小球表面。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种红外硫系玻璃预制小球的制备方法，该方法可以有效提高预制小球的材料利用率和一次良品率。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：红外硫系玻璃预制小球的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)单线切下料：粘料后采用金刚石单线切割设备将圆饼状原材料切割为正方体颗粒，颗粒长宽高尺寸比成品小球直径大0.8～1mm；
2)倒角：将方颗粒的8个角进行倒角处理，使其外观近似球体；
3)滚圆：将倒角后的毛坯进行滚圆处理,真圆度达到0.02mm以内；
4)精磨：使用球透镜磨盘对滚圆后的毛坯的表面进行精磨，真圆度达到0.002mm以内；
5)抛光：采用环抛机对精磨后的小球进行抛光，抛光温度为20℃～26℃，真圆度达到0.001mm以内；
6)清洗：采用超声波清洗机进行清洗。
进一步的，步骤1)所述粘料，采用蜡将原材料粘贴在工装上，蜡的温度不超过60℃。
进一步的，步骤1)所述金刚石单线切割设备的金刚砂线直径为0.3mm或0.42mm。
进一步的，步骤1)所述切割的速度为1.5mm/min～2mm/min，切割的冷却液配比比例为：水/切割液＝2/1。
进一步的，步骤2)所述倒角采用方颗粒毛坯磨削装置。
进一步的，所述步骤2)分为两次加工，第一次加工转速为60～100r/min，第二次加工转速为200～600r/min。
进一步的，步骤3)所述滚圆采用球透镜精磨磨盘。
进一步的，步骤4)所述金刚砂粒度在800～2000#之间，转速为200～600r/min。
进一步的，步骤5)所述抛光的抛光粉采用氧化铈抛光粉，抛光垫采用氧化铈抛光垫，盘面平整度在0.002mm以内,。
进一步的，步骤6)所述清洗的超声波清洗机的超声波频率不高于40KHz。
本发明的有益效果：本发明采用圆饼状的红外硫系玻璃通过金刚石砂线切割，解决了红外硫系材料切割难题，材料利用率高，可以保证品质；本发明采用方颗粒毛坯磨削装置和球透镜精磨磨盘保证了产品的精度和外观质量；本发明通过限定具体的工艺方法和参数有效解决了因为红外硫系玻璃原材料特性导致的材料利用率和一次良率低下的问题，减少了工序，使材料利用率从20％以下提高到30％以上，一次良品率达到70％左右，综合良品率可达到95％以上。
具体实施方式
本发明的红外硫系玻璃预制小球的制备方法，包括以下步骤：
1)单线切下料：粘料后采用金刚石单线切割设备将圆饼状原材料切割为正方体的颗粒，颗粒长宽高尺寸比成品小球直径大0.8～1mm，金刚石单线切割设备的金刚砂线进行往复式切割，线缝0.4mm左右，远小于外圆切1.5mm的锯缝，且无崩边和破损产生；
在粘料时，采用蜡将原材料粘贴在工装上，蜡的温度不宜超过60℃，温度过高会导致材料软化；切割时，在冷却液中添加水溶性切割液，其冷却液配比比例最好为：水/切割液＝2/1，切割速度为1.5mm/min～2mm/min，切割过程中，必须保证冷却液供给充分，避免因没有冷却到位造成材料破裂。
上述金刚砂线是一根表面镀有金刚石的线，其对玻璃原材料像拉大锯一样进行往复式的切割，金刚砂线直径为0.3mm或0.42mm，减少了材料浪费，避免了产品的破损，不良率只有1％左右。
2)倒角：将方颗粒的8个角进行倒角处理，使其外观近似球体；
3)滚圆：将倒角后的毛坯进行滚圆处理,使其真圆度达到0.02mm以内；
4)精磨：使用球透镜磨盘对滚圆后的毛坯精磨，对其表面质量进一步处理，金刚砂粒度在800～2000#之间，转速为200～600r/min，真圆度达到0.002mm以内；
该工序与滚圆工序相比，采用了更细的金刚砂对玻璃表面进行处理。
5)抛光：由于原材料具有软和脆的特性，加工过程中极易产生细小划伤，因此采用环抛机对精磨后的小球进行抛光，抛光温度为20℃～26℃，盘面平整度在0.002mm以内，达到MIL20-10(MIL是美军标，20-10是划伤和麻点要求)的外观要求，真圆度在0.001mm以内；
6)清洗：采用超声波清洗机进行清洗，超声波频率不能高于40KHz。
目前切割光学玻璃大多采用外圆切割机或内圆切割机，也就是采用外圆切割或内圆切割方式切割玻璃，通常该两种方式在加工过程中材料容易产生破裂和崩边现象，而由于本发明采用金刚石砂线切割原材料，解决了红外硫系材料切割难题，材料利用率高，更能保证品质。
实施例：
红外硫系玻璃预制小球的制备方法，包括以下步骤：
1)单线切下料：采用金刚石单线切割设备将圆饼状原材料切割为正方体的颗粒，颗粒长宽高尺寸比成品小球直径大0.8～1mm，金刚石砂线进行往复式切割，线缝0.4mm，且无崩边和破损产生，在粘料时，采用蜡将原材料粘贴在工装上，蜡的温度不超过60℃；
2)倒角：采用方颗粒毛坯磨削装置(ZL201521021844.0)将方颗粒的8个角进行倒角处理，使其外观近似球体，装置中的凹型磨盘表面金刚石粒度号采用120#～200#，分为两次加工，第一次加工时装置转速小，目的是先去除尖角，转速为60～100r/min，防止速度过快导致毛坯破损，第二次加工时装置转速为200～600r/min，可以采用更细的磨盘对产品表面质量进行提升；
3)滚圆：采用球透镜精磨磨盘(ZL201520665403.8)将倒角后的毛坯进行滚圆处理，使其真圆度达到0.02mm以内，球透镜精磨磨盘加工槽为V型槽，与传统的3点接触方式相比，V型槽的4点接触方式加工精度更高，采用环形隔圈将小球隔开，金刚砂粒度在100～800#之间；
4)精磨：使用球透镜磨盘对滚圆后的毛坯的表面进行精磨，金刚砂粒度在800～2000#之间，真圆度达到0.002mm以内；
5)抛光：采用环抛机对精磨后的小球进行抛光，抛光粉采用氧化铈抛光粉，抛光垫采用氧化铈抛光垫，并采用白塑钢多孔夹具，小孔内部粘贴阻尼布防止夹具划伤产品表面，抛光温度为20℃～26℃，抛光盘面平整度在0.002mm以内，达到外观MIL20-10的外观要求，真圆度在0.001mm以内；
6)清洗：采用超声波清洗机进行清洗，超声波频率不能高于40KHz。采用贴有阻尼布的镊子将产品放置到专用清洗篮架上，该清洗篮架中的篮条采用白塑钢材料，且表面进行了抛光处理。
本发明采用方颗粒毛坯磨削装置和球透镜精磨磨盘保证了产品的精度和外观质量。

Claims (10)

1.红外硫系玻璃预制小球的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)单线切下料：粘料后采用金刚石单线切割设备将圆饼状原材料切割为正方体颗粒，颗粒长宽高尺寸比成品小球直径大0.8～1mm；
2)倒角：将方颗粒的8个角进行倒角处理，使其外观近似球体；
3)滚圆：将倒角后的毛坯进行滚圆处理,真圆度达到0.02mm以内；
4)精磨：使用球透镜磨盘对滚圆后的毛坯的表面进行精磨，真圆度达到0.002mm以内；
5)抛光：采用环抛机对精磨后的小球进行抛光，抛光温度为20℃～26℃，真圆度达到0.001mm以内；
6)清洗：采用超声波清洗机进行清洗。
2.如权利要求1所述的红外硫系玻璃预制小球的制备方法，其特征在于，步骤1)所述粘料，采用蜡将原材料粘贴在工装上，蜡的温度不超过60℃。
3.如权利要求1所述的红外硫系玻璃预制小球的制备方法，其特征在于，步骤1)所述金刚石单线切割设备的金刚砂线直径为0.3mm或0.42mm。
4.如权利要求1所述的红外硫系玻璃预制小球的制备方法，其特征在于，步骤1)所述切割的速度为1.5mm/min～2mm/min，切割的冷却液配比比例为：水/切割液＝2/1。
5.如权利要求1所述的红外硫系玻璃预制小球的制备方法，其特征在于，步骤2)所述倒角采用方颗粒毛坯磨削装置。
6.如权利要求1所述的红外硫系玻璃预制小球的制备方法，其特征在于，所述步骤2)分为两次加工，第一次加工转速为60～100r/min，第二次加工转速为200～600r/min。
7.如权利要求1所述的红外硫系玻璃预制小球的制备方法，其特征在于，步骤3)所述滚圆采用球透镜精磨磨盘。
8.如权利要求1所述的红外硫系玻璃预制小球的制备方法，其特征在于，步骤4)所述的球透镜磨盘的金刚砂粒度在800～2000#之间，转速为200～600r/min。
9.如权利要求1所述的红外硫系玻璃预制小球的制备方法，其特征在于，步骤5)所述抛光的抛光粉采用氧化铈抛光粉，抛光垫采用氧化铈抛光垫，盘面平整度在0.002mm以内。
10.如权利要求1所述的红外硫系玻璃预制小球的制备方法，其特征在于，步骤6)所述清洗的超声波清洗机的超声波频率不高于40KHz，清洗篮架中的篮条采用白塑钢材料，且表面进行了抛光处理。
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