隨著信(xin)息產(chan)業(ye)的(de)迅速發展光(guang)學元件廣泛地應用在(zai)各種電子設備中, 對其(qi)加(jia)工(gong)(gong)的(de)精(jing)度和(he)質(zhi)量(liang)要(yao)求(qiu)(qiu)越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)高(gao),傳統(tong)(tong)的(de)加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝和(he)工(gong)(gong)具(ju)很難(nan)滿足(zu)其(qi)加(jia)工(gong)(gong)要(yao)求(qiu)(qiu), 尤其(qi)在(zai)金剛(gang)石(shi)工(gong)(gong)具(ju)方面(mian), 無論從其(qi)結構和(he)內在(zai)的(de)質(zhi)量(liang)方面(mian)的(de)要(yao)求(qiu)(qiu)越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)特殊化(hua), 針對性(xing)要(yao)求(qiu)(qiu)越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)強。因此在(zai)該領(ling)域對傳統(tong)(tong)金剛(gang)石(shi)工(gong)(gong)具(ju)結構的(de)改造和(he)內在(zai)質(zhi)量(liang)的(de)提高(gao)就顯(xian)得越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)重要(yao)。

       該領域的(de)金剛石工(gong)具主要包括(kuo)粗加工(gong)中(zhong)銑磨平面(mian)和球面(mian)的(de)銑磨砂輪, 磨邊(bian)用的(de)磨邊(bian)砂輪,精加工(gong)中(zhong)的(de)精磨片及面(mian)磨, 超精片及拋(pao)光片；另外(wai)還(huan)有下料(liao)用的(de)鋸(ju)片等(deng)。

       1、光學玻璃加工用金剛石工具的主要種類

       銑磨砂輪

       光學玻(bo)璃的(de)銑磨是粗加工的(de)主(zhu)要(yao)方式, 它分平(ping)面和球(qiu)面銑磨砂輪(lun)。平(ping)面銑磨砂輪(lun)的(de)直徑一般大于(yu)100mm, 而球(qiu)面銑磨的(de)砂輪(lun)直徑一般小于(yu)100mm , 砂輪(lun)粒度一般為60#～180# , 濃度一般為50%～100%, 結合劑為青(qing)銅。

       金剛石磨邊砂輪

       金剛石磨邊砂輪主(zhu)要是對光學零件的外圓進(jin)行磨加(jia)工, 其(qi)幾何形狀和尺寸(cun)見圖2和表(biao)2, 其(qi)結合劑有兩種, 一(yi)種是電鍍鎳基結合劑, 一(yi)種為燒結青銅結合劑。其(qi)粒度一(yi)般在(zai)230/270 -M28/20 , 濃度為電鍍的100%-200%, 青銅的為50%-100%。

       精磨(mo)片、超精磨(mo)片

       精(jing)(jing)(jing)磨(mo)片和超精(jing)(jing)(jing)磨(mo)片是對粗加(jia)工后的光學零(ling)件進(jin)行精(jing)(jing)(jing)加(jia)工, 使(shi)其(qi)在(zai)(zai)使(shi)用時(shi)充分展現它的光學性能。精(jing)(jing)(jing)磨(mo)和超精(jing)(jing)(jing)磨(mo)有(you)平面(mian)(mian)加(jia)工也(ye)有(you)球面(mian)(mian)加(jia)工。精(jing)(jing)(jing)磨(mo)片一(yi)(yi)(yi)般(ban)選(xuan)用青銅、鐵基(ji)、鎳基(ji)或(huo)鈷基(ji)結合劑(ji), 而超精(jing)(jing)(jing)磨(mo)一(yi)(yi)(yi)般(ban)選(xuan)用樹(shu)脂有(you)機結合劑(ji)。精(jing)(jing)(jing)磨(mo)片粒度一(yi)(yi)(yi)般(ban)在(zai)(zai)325/400 ～ 10/5 , 濃度為(wei)(wei)100%~35%, 而超精(jing)(jing)(jing)磨(mo)片粒度一(yi)(yi)(yi)般(ban)在(zai)(zai)14/8 ～ 7/5范(fan)圍內, 濃度為(wei)(wei)50 %～ 25 %。

       拋光片(pian)

       拋光片主(zhu)要是(shi)用于提(ti)高光學零件的(de)(de)表面光潔度,保證一定的(de)(de)光圈, 同(tong)時降低表面變質層(ceng)的(de)(de)加工。主(zhu)要形狀如同(tong)精(jing)磨片和超(chao)精(jing)磨片, 結合劑(ji)為(wei)(wei)樹脂,磨料為(wei)(wei)氧化鈰和少量的(de)(de)金(jin)剛(gang)石微粉。

       2、光學玻璃加工中金剛石制品的合理選擇

       光學玻璃加(jia)工(gong)中金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)制品的(de)(de)合(he)(he)理選擇主(zhu)要是指根據(ju)被加(jia)工(gong)光學玻璃元器(qi)件的(de)(de)形狀、牌號、加(jia)工(gong)質(zhi)量要求和(he)加(jia)工(gong)工(gong)藝, 對金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)工(gong)具的(de)(de)形狀尺寸、結合(he)(he)劑(ji)類型、金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)粒度、金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)濃度、結合(he)(he)劑(ji)軟硬度等進行(xing)選擇。一般的(de)(de)選擇原則為(wei)：

       （1）根(gen)據(ju)加工方(fang)式及(ji)機床(chuang)的精(jing)度來選(xuan)擇金剛石工具的形狀尺寸和精(jing)度。

       （2）根據加工(gong)原件的余(yu)量及表面的粗(cu)糙度來選擇金(jin)剛石工(gong)具的粒度。

       （3）根據加工工件的大小和(he)加工工序、金(jin)(jin)剛石工具覆(fu)蓋(gai)比的大小來選擇金(jin)(jin)剛石的濃度, 尤其對精磨和(he)超精磨加工。

       （4）根據加(jia)工工件的(de)(de)(de)工序和(he)工件的(de)(de)(de)牌號來選(xuan)(xuan)擇(ze)結(jie)合(he)(he)劑類型, 尤其對精(jing)磨和(he)超精(jing)磨。象(xiang)精(jing)磨一般選(xuan)(xuan)青(qing)銅、鎳基(ji)、鈷基(ji)和(he)鐵(tie)基(ji);超精(jing)磨選(xuan)(xuan)樹(shu)脂結(jie)合(he)(he)劑。軟玻(bo)璃(li)(li)的(de)(de)(de)精(jing)磨加(jia)工選(xuan)(xuan)擇(ze)青(qing)銅和(he)鎳基(ji)。而硬玻(bo)璃(li)(li)及粘性(xing)較大的(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)(li)選(xuan)(xuan)擇(ze)鐵(tie)基(ji)和(he)鈷基(ji)。

       （5）根據加工光(guang)學零件(jian)的牌號、硬度(du)和脆(cui)(cui)性大小來選擇(ze)(ze)金(jin)剛石(shi)工具的軟(ruan)硬度(du)以及結合(he)劑(ji)強(qiang)度(du)。一般情況(kuang)下, 軟(ruan)玻璃(li)和脆(cui)(cui)性小的玻璃(li)選擇(ze)(ze)結合(he)劑(ji)的硬度(du)低些;結合(he)劑(ji)強(qiang)度(du)小些。而硬、脆(cui)(cui)玻璃(li)選擇(ze)(ze)硬度(du)高些;結合(he)劑(ji)強(qiang)度(du)大些。

       3、光學玻璃用金剛石工具的新制造技術

       目前該領域金(jin)剛石工具的制造技術越(yue)來越(yue)高，主要(yao)表現在以下幾(ji)個方面(mian):原材料(liao)方面(mian), 結合劑(ji)的粉料(liao)越(yue)來越(yue)細, 一般(ban)顆粒直徑都小(xiao)于40μm, 有的可達(da)到(dao)10μm以下，并且都是(shi)采(cai)用預(yu)合成的粉料(liao)。

       金剛(gang)石的(de)(de)粒度組成范圍越(yue)來(lai)越(yue)窄, 晶形越(yue)來(lai)越(yue)好, 尤其在微(wei)粉(fen)級幾(ji)乎(hu)趨于等積體。各(ge)種的(de)(de)結(jie)(jie)合劑(ji)中都(dou)添加了微(wei)量的(de)(de)元素和化合物, 旨在提高(gao)其磨削的(de)(de)效率。金剛(gang)石在結(jie)(jie)合劑(ji)中的(de)(de)分(fen)(fen)布一般采用了造粒工(gong)藝或充分(fen)(fen)的(de)(de)均(jun)勻混合。成型(xing)燒結(jie)(jie)采用有保護氣(qi)氛的(de)(de)熱壓燒結(jie)(jie)方式。

       模具(ju)采用高精度(du)(du)耐(nai)高溫的(de)金屬(shu)模具(ju), 燒(shao)出(chu)(chu)來(lai)的(de)毛坯幾乎沒有氣孔, 并(bing)且金剛石(shi)在燒(shao)結過(guo)程中強度(du)(du)幾乎沒有降低, 制(zhi)造出(chu)(chu)的(de)毛坯都要(yao)經過(guo)嚴(yan)格的(de)精加工, 以保證它的(de)型面和公差, 同時(shi)保證其磨削鋒利(li)度(du)(du)。

       4、部分金剛石工具在光學玻璃加工過程中易出現的問題及對策

       金(jin)剛(gang)石(shi)工具(ju)在使(shi)用(yong)過程中往(wang)(wang)往(wang)(wang)會出現各種(zhong)各樣的(de)(de)問題, 其影(ying)響(xiang)了加(jia)工的(de)(de)成品(pin)率和(he)效率, 對生產(chan)成本(ben)和(he)產(chan)品(pin)性(xing)能(neng)帶來極大的(de)(de)影(ying)響(xiang)。這主(zhu)要(yao)表現在金(jin)剛(gang)石(shi)工具(ju)的(de)(de)制造技術和(he)內在的(de)(de)性(xing)能(neng)方面。

       銑(xian)磨(mo)過程

       在銑磨過程中常(chang)出現以下主要問題:

       （1）粗糙度差

       （2）打玻璃及崩(beng)口

       （3）型面(mian)不穩(wen)定

       （4）效率低, 有(you)深劃(hua)傷

       這(zhe)些問題(ti)主要(yao)與(yu)銑磨(mo)砂輪的(de)粒度(du)(du)(du)、同(tong)心(xin)度(du)(du)(du)、濃度(du)(du)(du)、結合劑(ji)的(de)自銳性及砂輪的(de)壽命和(he)(he)(he)耐用度(du)(du)(du)有關, 解決(jue)這(zhe)些問題(ti)從砂輪的(de)制造技(ji)術上分(fen)析, 主要(yao)調整結合劑(ji)的(de)強(qiang)度(du)(du)(du)和(he)(he)(he)金剛(gang)(gang)石濃度(du)(du)(du)和(he)(he)(he)粒度(du)(du)(du), 同(tong)時必須保(bao)證砂輪的(de)同(tong)心(xin)度(du)(du)(du)。主要(yao)是提(ti)高金剛(gang)(gang)石的(de)把持強(qiang)度(du)(du)(du)和(he)(he)(he)降低結合劑(ji)的(de)研磨(mo)硬(ying)度(du)(du)(du)。

       精(jing)磨和(he)超精(jing)磨及拋光過程

       精(jing)磨、超精(jing)磨及拋光過(guo)程(cheng)是光學玻(bo)璃加工(gong)最(zui)關鍵的幾(ji)道(dao)(dao)工(gong)序(xu)(xu), 同時也是最(zui)易出現質量問題(ti)的幾(ji)道(dao)(dao)工(gong)序(xu)(xu)。該工(gong)序(xu)(xu)中(zhong)的金剛石(shi)工(gong)具(ju)也是最(zui)難制做的, 該過(guo)程(cheng)中(zhong)易出現的問題(ti)主要表現如下:

       （1）工件易產生(sheng)麻點

       （2）光(guang)圈不(bu)穩定和光(guang)圈不(bu)規則

       （3）表面粗糙度差(cha)

       （4）工件破邊或崩口

   ;    （5）規(gui)(gui)則劃傷(shang)或不(bu)規(gui)(gui)則劃傷(shang)

       （6）磨盤易(yi)鈍化(hua)

       （7）切削效率低

       以(yi)上這些問(wen)題大部分與金剛石工具(ju)的質量有(you)關,應(ying)該從以(yi)下幾個(ge)方面進行改進：

       （1）選擇合(he)適的金剛石濃(nong)度, 一(yi)般情況下是金剛石濃(nong)度偏高。

       （2）提高結(jie)合(he)劑的自(zi)銳性, 主(zhu)要是(shi)降低其研磨硬(ying)度和均(jun)勻性, 減(jian)少低熔物偏(pian)析(xi)。

       （3）降(jiang)低金(jin)剛(gang)石片(pian)的覆蓋比, 減少金(jin)剛(gang)石丸片(pian)的磨削(xue)面面積, 或增(zeng)加容屑空(kong)間。

       （4）減少金剛石粒(li)(li)度的分(fen)散性和形狀的不(bu)規則性。絕不(bu)允許有大(da)顆粒(li)(li), 同時(shi)也不(bu)容許細(xi)粒(li)(li)偏多(duo)。

       （5）結合劑中加入準納米(mi)級的(de)(de)微量元素, 以改變結合劑的(de)(de)性質。

       （6）磨削液中加入少量(liang)的(de)細顆粒磨料。

       （7）提高樹脂耐水(shui)性和(he)耐溫性, 提高它的導熱性。

       （8）降低丸片(pian)中的氣孔(kong), 減少結合(he)劑的結晶尺(chi)寸。