CN111215968A - 一种光学玻璃表面成型方法 - Google Patents

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    • B24B1/00Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes

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Abstract

本发明涉及一种光学玻璃表面成型方法,属于玻璃成型技术领域;通过超声波将光学玻璃清洗、擦干并烘干待用;将待加工的光学玻璃固定安装在旋转加工台上;对光学玻璃的表面进行粗成型加工,通过磨石与冷却液的配合将光学玻璃的表面打磨至指定精度,并检测,通过机械手自动化测量检测;转换至等离子水清洗工段,清洗约20分钟;使用聚氨酯抛光垫对光学玻璃的表面进行抛光;通过等离子表面处理仪对抛光后的表面进行处理;通过抛光盘都表面进行镜面抛光,具有较高的统一性,精度高,且异常产品可及时返工,避免延误工期的麻烦,各工艺之间安排紧凑,可同时加工不同的段位。

Description

一种光学玻璃表面成型方法
技术领域
本发明涉及一种光学玻璃表面成型方法,属于玻璃成型技术领域。
背景技术
用于制造光学仪器或机械系统的透镜、棱镜、反射镜、窗口等的玻璃材 料。包括无色光学玻璃(通常简称光学玻璃)、有色光学玻璃、耐辐射光学玻 璃、防辐射玻璃和光学石英玻璃等。光学玻璃具有高度的透明性、化学及物 理学(结构和性能)上的高度均匀性,具有特定和精确的光学常数。它可分为 硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、氟化物和硫系化合物系列。品种繁多,主要按他 们在折射率(nD)-阿贝值(VD)图中的位置来分类。传统上nD>1.60,VD>50和 nD<1.60,VD>55的各类玻璃定为冕(K)玻璃,其余各类玻璃定为火石(F)玻璃。 冕玻璃一般作凸透镜,火石玻璃作凹透镜。通常冕玻璃属于含碱硼硅酸盐体 系,轻冕玻璃属于铝硅酸盐体系,重冕玻璃及钡火石玻璃属于无碱硼硅酸盐 体系,绝大部分的火石玻璃属于铅钾硅酸盐体系。随着光学玻璃的应用领域 不断拓宽,其品种在不断扩大,其组成中几乎包括周期表中的所有元素。
光学玻璃是光电技术产业的基础和重要组成部分。特别是在20世纪90 年代以后,随着光学与电子信息科学、新材料科学的不断融合,作为光电子 基础材料的光学玻璃在光传输、光储存和光电显示三大领域的应用更是突飞 猛进,成为社会信息化尤其是光电信息技术发展的基础条件之一。
随着国内经济持续、稳定发展,中国光学玻璃制造行业发展迅猛。根据 国家统计局数据显示,2010年,光学玻璃制造行业规模以上企业数量达246 家,行业全年实现销售收入为234.05亿元,同比增长53.70%;实现利润15.37 亿元,同比增长87.10%;资产规模达到264.50亿元,同比增长77.49%。由 于光学玻璃制造行业以国内销售为主,金融危机对其影响相对较小,行业依 然表现出较好的增长势头。
现有的光学玻璃表面成型的工艺复杂,加工过程中需要多次转换夹治具, 精度难以保证,且易出现表面划伤的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种结构简单,设 计合理、操作方便的光学玻璃表面成型方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:所述光学玻璃表面成型方 法包含以下步骤:
1、通过超声波将光学玻璃清洗、擦干并烘干待用;
2、将待加工的光学玻璃固定安装在旋转加工台上;
3、对光学玻璃的表面进行粗成型加工,通过粗磨石打磨,打磨的路径通 过程序设定好,打磨通过自动化机械手完成,这里的机械手与程序设定与现 有的CNC、ES加工机台技术原理相同,这里不再赘述;
4、转动旋转加工台,将步骤2中粗成型加工的光学玻璃转转至下一个操 作机械手处;同时,在粗加工的位置再次重新安装上一块新的光学玻璃,重 复上述加工步骤;
5、粗成型加工过的光学玻璃给转至粗打磨机械手处,通过磨石与冷却液 的配合将光学玻璃的表面打磨至指定精度,并检测,通过机械手自动化测量 检测;
6、光学玻璃表面基本成型后,转动至下一加工工段,通过细砂轮进行抛 光,抛光的精度控制在0.1mm,此时检查光学玻璃的整体品质;
7、检查没有异常的则转换至等离子水清洗工段,清洗约20分钟;
8、使用聚氨酯抛光垫对光学玻璃的表面进行抛光;
9、通过等离子表面处理仪对抛光后的表面进行处理;
10、将表面处理好的光学玻璃再次旋转至下一工段,通过抛光盘都表面 进行镜面抛光,镜面抛光分为三次操作,每次操作时间分别为10min、7min、 4min。
11、最后通过自动化设备进行检测,再通过检测仪器人工检测,合格品 则卸料,不合格品进行返工。
作为优选,所述步骤2中可将数个待加工的光学玻璃依次安装在旋转加 工台上,而后一个一个依次转换不同的工段,固定好的光学玻璃始终固定在 旋转加工台上,可确保稳定性,避免了多次重新装夹的麻烦。
作为优选,所述步骤3中通过粗砂轮打磨掉光学玻璃表面的基质,并使 光学玻璃的表面基本成型。
作为优选,所述步骤5中冷却液其主要组成成分为:三乙醇胺、润滑添 加剂、抗磨添加剂、防锈添加剂、表面活性剂、杀菌剂、消泡剂。
作为优选,所述步骤6中抛光时间控制在30分钟内,每个2分钟引流一 次冷却液,这里的冷却液与步骤5中冷却液相同。
作为优选,所述步骤8中将抛光液浸透在海绵中,海绵设置早聚氨酯抛 光垫的四周,抛光时,在挤压力的作用下,海绵中的抛光液会慢慢渗出。
作为优选,所述步骤8、10中抛光液采用粒径2μm、浓度5%的氧化铈 溶液。
本发明采用光学玻璃料固定式安装结构与旋转式工作台的结合方式,确 保了光学玻璃料板一次固定定位,加工时,通过自动化机械手进行表面的各 道工序处理,先粗成型、再表面打磨、然后砂轮粗抛光、等离子清洗、抛光 点抛光、等离子表面处理仪处理表面、抛光盘精抛,最后品检;完成了一次 定位,多次加工的操作,且异常产品可及时返工。
采用上述结构后,本发明有益效果为:本发明所述的一种光学玻璃表面 成型方法,操作简单,灵活性好,稳定性高,通过一次固定定位,后续加工 时,只需按照第一步的对位即可完成校零操作,本发明的工序依次进度,通 过打磨、抛光等加工步骤逐渐达到表面处理效果;且通过等离子清洗和等离 子表面处理仪来清理打磨抛光后的表面,效率高,品质高;本发明的方法加 工出来的光学玻璃产品,具有较高的统一性,精度高,且异常产品可及时返 工,避免延误工期的麻烦,各工艺之间安排紧凑,可同时加工不同的段位, 一经发现异常可单独修正某个工段,同时可更换某个工段的设备,因为旋转 工作台与所有工段的设备均是分开的,本发明的方法适用于本领域的操作, 且具有较广阔的市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲, 在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的流程示意图;
具体实施方式
具体实施方式一:
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1所示,所述K9石英光学玻璃工件曲面成型方法包含以下步骤:
1、通过超声波将光学玻璃清洗、擦干并烘干待用;
2、将待加工的光学玻璃固定安装在旋转加工台上;
3、对光学玻璃的表面进行粗成型加工,通过粗磨石打磨,打磨的路径通 过程序设定好,打磨通过自动化机械手完成,这里的机械手与程序设定与现 有的CNC、ES加工机台技术原理相同,这里不再赘述;
4、转动旋转加工台,将步骤2中粗成型加工的光学玻璃转转至下一个操 作机械手处;同时,在粗加工的位置再次重新安装上一块新的光学玻璃,重 复上述加工步骤;
5、粗成型加工过的光学玻璃给转至粗打磨机械手处,通过磨石与冷却液 的配合将光学玻璃的表面打磨至指定精度,并检测,通过机械手自动化测量 检测;冷却液其主要组成成分为:三乙醇胺、润滑添加剂、抗磨添加剂、防 锈添加剂、表面活性剂、杀菌剂、消泡剂。
6、光学玻璃表面基本成型后,转动至下一加工工段,通过细砂轮进行抛 光,抛光的精度控制在0.1mm,此时检查光学玻璃的整体品质;抛光时间控制 在30分钟左右,每个2分钟引流一次冷却液,这里的冷却液与步骤5中冷却 液相同。
7、检查没有异常的则转换至等离子水清洗工段,清洗15分钟;
8、使用聚氨酯抛光垫对光学玻璃的表面进行抛光;抛光液浸透在海绵中, 海绵设置早聚氨酯抛光垫的四周,抛光时,在挤压力的作用下,海绵中的抛 光液会慢慢渗出。抛光液采用粒径2μm、浓度5%的氧化铈溶液。
9、通过等离子表面处理仪对抛光后的表面进行处理;
10、将表面处理好的光学玻璃再次旋转至下一工段,通过抛光盘都表面 进行镜面抛光,镜面抛光分为三次操作,每次操作时间分别为10min、7min、 4min。抛光液采用粒径2μm、浓度5%的氧化铈溶液。
11、最后通过自动化设备进行检测,再通过检测仪器人工检测,合格品 则卸料,不合格品进行返工。
具体实施方式二:
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1所示,高铅光学玻璃工件表面成型方法包含以下步骤:
1、通过超声波将光学玻璃清洗、擦干并烘干待用;
2、将待加工的光学玻璃固定安装在旋转加工台上;可将数个待加工的光 学玻璃依次安装在旋转加工台上,而后一个一个依次转换不同的工段,固定 好的光学玻璃始终固定在旋转加工台上,可确保稳定性,避免了多次重新装 夹的麻烦。
3、对光学玻璃的表面进行粗成型加工,通过粗磨石打磨,打磨的路径通 过程序设定好,打磨通过自动化机械手完成,这里的机械手与程序设定与现 有的CNC、ES加工机台技术原理相同,这里不再赘述;
4、粗成型加工过的光学玻璃给转至粗打磨机械手处,通过磨石与冷却液 的配合将光学玻璃的表面打磨至指定精度,并检测,通过机械手自动化测量 检测;冷却液其主要组成成分为:三乙醇胺、润滑添加剂、抗磨添加剂、防 锈添加剂、表面活性剂、杀菌剂、消泡剂。
5、光学玻璃表面基本成型后,转动至下一加工工段,通过细砂轮进行抛 光,抛光的精度控制在0.1mm,此时检查光学玻璃的整体品质;抛光时间控制 在25分钟左右,每个2分钟引流一次冷却液,这里的冷却液与步骤4中冷却 液相同。
6、检查没有异常的则转换至等离子水清洗工段,清洗20分钟;
7、使用聚氨酯抛光垫对光学玻璃的表面进行抛光;抛光液浸透在海绵中, 海绵设置早聚氨酯抛光垫的四周,抛光时,在挤压力的作用下,海绵中的抛 光液会慢慢渗出;抛光液采用粒径2μm、浓度5%的氧化铈溶液。
8、通过等离子表面处理仪对抛光后的表面进行处理;
9、将表面处理好的光学玻璃再次旋转至下一工段,通过抛光盘都表面进 行镜面抛光,镜面抛光分为三次操作,每次操作时间分别为10min、7min、4min。
10、最后通过自动化设备进行检测,再通过检测仪器人工检测,合格品 则卸料,不合格品进行返工。
具体实施方式三:
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1所示,CaO-B2O2系统玻璃工件表面成型方法包含以下步骤:
1、通过超声波将光学玻璃清洗、擦干并烘干待用;
2、将待加工的光学玻璃固定安装在旋转加工台上;
3、对光学玻璃的表面进行粗成型加工,通过粗磨石打磨,打磨的路径通 过程序设定好,打磨通过自动化机械手完成,这里的机械手与程序设定与现 有的CNC、ES加工机台技术原理相同,这里不再赘述;
4、转动旋转加工台,将步骤2中粗成型加工的光学玻璃转转至下一个操 作机械手处;同时,在粗加工的位置再次重新安装上一块新的光学玻璃,重 复上述加工步骤;
5、粗成型加工过的光学玻璃给转至粗打磨机械手处,通过磨石与冷却液 的配合将光学玻璃的表面打磨至指定精度,并检测,通过机械手自动化测量 检测;冷却液其主要组成成分为:三乙醇胺、润滑添加剂、抗磨添加剂、防 锈添加剂、表面活性剂、杀菌剂、消泡剂。
6、光学玻璃表面基本成型后,转动至下一加工工段,通过细砂轮进行抛 光,抛光的精度控制在0.1mm,此时检查光学玻璃的整体品质;抛光时间控制 在20分钟左右,每个2分钟引流一次冷却液,这里的冷却液与步骤5中冷却 液相同。
7、检查没有异常的则转换至等离子水清洗工段,清洗20分钟;
8、使用聚氨酯抛光垫对光学玻璃的表面进行抛光;抛光液浸透在海绵中, 海绵设置早聚氨酯抛光垫的四周,抛光时,在挤压力的作用下,海绵中的抛 光液会慢慢渗出;抛光液采用粒径2μm、浓度5%的氧化铈溶液。
9、通过等离子表面处理仪对抛光后的表面进行处理;
10、将表面处理好的光学玻璃再次旋转至下一工段,通过抛光盘都表面 进行镜面抛光,镜面抛光分为三次操作,每次操作时间分别为10min、7min、 4min。这里的抛光液与步骤8中的相同。
11、最后通过自动化设备进行检测,再通过检测仪器人工检测,合格品 则卸料,不合格品进行返工。
本发明所述一种光学玻璃表面成型方法具有以下有益效果:
一、操作简单,灵活性好,稳定性高,通过一次固定定位,后续加工时, 只需按照第一步的对位即可完成校零操作;
二、本发明的工序依次进度,通过打磨、抛光等加工步骤逐渐达到表面 处理效果;
三、通过等离子清洗和等离子表面处理仪来清理打磨抛光后的表面,效 率高,品质高;
四、本发明的方法加工出来的光学玻璃产品,具有较高的统一性,精度 高,
五、异常产品可及时返工,避免延误工期的麻烦,各工艺之间安排紧凑, 可同时加工不同的段位,一经发现异常可单独修正某个工段,同时可更换某 个工段的设备,因为旋转工作台与所有工段的设备均是分开的;
六、本发明的方法适用于本领域的操作,且具有较广阔的市场前景。
以上所述,仅用以说明本发明的技术方案而非限制,本领域普通技术人 员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换,只要不脱离本发明技 术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种光学玻璃表面成型方法,其特征在于:所述光学玻璃表面成型方法包含以下步骤:
(1)、通过超声波将光学玻璃清洗、擦干并烘干待用;
(2)、将待加工的光学玻璃固定安装在旋转加工台上;
(3)、对光学玻璃的表面进行粗成型加工,通过粗磨石打磨,打磨的路径通过程序设定好,打磨通过自动化机械手完成;
(4)、转动旋转加工台,将步骤(2)中粗成型加工的光学玻璃转转至下一个操作机械手处;同时,在粗加工的位置再次重新安装上一块新的光学玻璃,重复上述加工步骤;
(5)、粗成型加工过的光学玻璃给转至粗打磨机械手处,通过磨石与冷却液的配合将光学玻璃的表面打磨至指定精度,并检测,通过机械手自动化测量检测;
(6)、光学玻璃表面基本成型后,转动至下一加工工段,通过细砂轮进行抛光,抛光的精度控制在0.1mm,此时检查光学玻璃的整体品质;
(7)、检查没有异常的则转换至等离子水清洗工段,清洗约20分钟;
(8)、使用聚氨酯抛光垫对光学玻璃的表面进行抛光;
(9)、通过等离子表面处理仪对抛光后的表面进行处理;
(10)、将表面处理好的光学玻璃再次旋转至下一工段,通过抛光盘都表面进行镜面抛光,镜面抛光分为三次操作,每次操作时间分别为10min、7min、4min;
(11)、最后通过自动化设备进行检测,再通过检测仪器人工检测,合格品则卸料,不合格品进行返工。
2.根据权利要求1所述的一种光学玻璃表面成型方法,其特征在于:所述步骤(2)中可将数个待加工的光学玻璃依次安装在旋转加工台上,而后一个一个依次转换不同的工段,固定好的光学玻璃始终固定在旋转加工台上,可确保稳定性,避免了多次重新装夹的麻烦。
3.根据权利要求1所述的一种光学玻璃表面成型方法,其特征在于:所述步骤(3)中通过粗砂轮打磨掉光学玻璃表面的基质,并使光学玻璃的表面基本成型。
4.根据权利要求1所述的一种光学玻璃表面成型方法,其特征在于:所述步骤(5)中冷却液其主要组成成分为:三乙醇胺、润滑添加剂、抗磨添加剂、防锈添加剂、表面活性剂、杀菌剂、消泡剂。
5.根据权利要求1所述的一种光学玻璃表面成型方法,其特征在于:所述步骤(6)中抛光时间控制在30分钟内,每个2分钟引流一次冷却液,这里的冷却液与步骤(5)中冷却液相同。
6.根据权利要求1所述的一种光学玻璃表面成型方法,其特征在于:所述步骤(8)中将抛光液浸透在海绵中,海绵设置早聚氨酯抛光垫的四周,抛光时,在挤压力的作用下,海绵中的抛光液会慢慢渗出。
7.根据权利要求1所述的一种光学玻璃表面成型方法,其特征在于:所述步骤(8、10)中抛光液采用粒径2μm、浓度5%的氧化铈溶液。
8.根据权利要求1所述的一种光学玻璃表面成型方法,其特征在于:所述成型方法采用光学玻璃料固定式安装结构与旋转式工作台的结合方式,确保了光学玻璃料板一次固定定位,加工时,通过自动化机械手进行表面的各道工序处理,先粗成型、再表面打磨、然后砂轮粗抛光、等离子清洗、抛光点抛光、等离子表面处理仪处理表面、抛光盘精抛,最后品检;完成了一次定位,多次加工的操作,且异常产品可及时返工。
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