【正文】 Sγ可以看出，球面的徑向去除量隨張角的增加而減少，并成余弦函數(shù)分布。實際上球面零件表面加工后的缺陷深度，是在球面的徑向方向上均勻的，而不是在縱軸方向，球面的去除量也應(yīng)當(dāng)按徑向來計算的。采用這種方法加工，它的表面加工量真的是均勻的嗎？當(dāng)加工一個曲率半徑為R的凸球面時，如果加工前的曲率半徑也為R，加工量為△時。）微米樣板曲率半徑R的百分?jǐn)?shù)A B 表（）確定球面的矢高理論值h 式中：R 球面半徑 : D 通過鋼球中心的圓周直徑； : h 鋼球頂點(diǎn)所決定的平面到球面頂點(diǎn)的距離； : ρ 鋼球半徑（測凸面取+， 測凹面取） 確定球面的矢高公差Δh，見圖（）所示： 式中： ΔR 半徑允差值圖（）2. 球面標(biāo)準(zhǔn)樣板設(shè)計 球面加工各工序曲率半徑的工藝設(shè)計原則在加工平面零件時，在各工序完工的表面都是平面，這樣可以使表面的各部位都是均勻的去除。在制造曲率半徑小于35毫米的球面標(biāo)準(zhǔn)樣板時，通常直接加工成玻璃球或者超半球形狀。(牛頓環(huán)法)每個光學(xué)樣板都被放置在一個保護(hù)木合內(nèi)，并附有實測的干涉條紋照片和表面形狀數(shù)在球面零件加工時，曲率半徑的準(zhǔn)確度通常是靠與光學(xué)樣板比對來保證的。也被稱為牛頓樣板，日系企業(yè)也稱為原器。樣板按用途分為標(biāo)準(zhǔn)樣板和工作樣板，前者用于復(fù)制工作樣板，后者用于在生產(chǎn)中檢驗光學(xué)零件；按形狀又分為球面樣板、平面樣板和柱面樣板等。近年來，球面光學(xué)零件的需求量越來越大，因此，對球面樣板的設(shè)計，制造技術(shù)提出了更迫切的要求。第三周：進(jìn)行相關(guān)圖形的繪制工作和夾具的設(shè)計工作，把文字、繪圖、排版、校對等項工作完成。設(shè)計任務(wù)：1．設(shè)計球面標(biāo)準(zhǔn)樣板；2. 設(shè)計球面樣板的制造工藝及設(shè)計圖示；3．設(shè)計球面樣板的曲率半徑；4. 樣板的精度分析與檢驗；4．寫出詳細(xì)畢業(yè)設(shè)計說明書（10000字以上），要求字跡工整，原理敘述正確，會計算主要元器件的一些參數(shù)，并選擇元器件。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院Henan Polytechnic Institute 畢 業(yè) 設(shè) 計題目 球面樣板的加工工藝 系別 光電工程系 專業(yè)　　　　 精密機(jī)械技術(shù)　　　　 　班級 姓名 學(xué)號 0104090225 指導(dǎo)教師 日期 2011年9月7日 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：球面樣板的加工工藝設(shè)計要求：1. 設(shè)計球面樣板加工的尺寸和精度要求，并附圖例2. 設(shè)計出球面樣板的制造工藝（包括球體，弧形樣板），并設(shè)計出球體制造的工藝的工序要求，其中要求圖文并用。設(shè)計進(jìn)度要求：第一周： 收集資料，在圖書館查看書籍，在實踐中聽取師傅的教導(dǎo)，在網(wǎng)上查找各類相關(guān)資料盡量使資料完整、精確、數(shù)量多，有利于論文的撰寫。指導(dǎo)教師（簽名）： 摘 要光學(xué)樣板是光學(xué)零件制造過程中使用最廣泛、最簡便的一種精密測量工具。本文詳細(xì)系統(tǒng)地闡述了球面標(biāo)準(zhǔn)樣板的設(shè)計方法以及球面樣板加工磨具的設(shè)計，通過自己親身實踐，對球面標(biāo)準(zhǔn)樣板的制造工藝過程（下料，粗磨，精磨，拋光）和檢測方法有了更深刻的了解和認(rèn)識，并且對球面標(biāo)準(zhǔn)樣板的精度分析和檢測方法做了初步介紹。樣板在光學(xué)零件制造中占有重要地位，標(biāo)準(zhǔn)樣板的精度好壞直接影響到工作樣板的優(yōu)劣，而工作樣板的優(yōu)劣又直接影響到光學(xué)零件的面形精度，乃至影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。 把被測件放在光學(xué)平板上就會出現(xiàn)牛頓環(huán)，根據(jù)牛頓環(huán)的數(shù)量和形狀，檢驗和測量被測件的面精度。光學(xué)樣板是精密的光學(xué)計量器具，它可以分為工作樣板和標(biāo)準(zhǔn)樣板。圖（） 其它標(biāo)準(zhǔn)樣板的曲率半徑則由環(huán)形球徑儀來測量。而加工球面零件時，其表面在各工序應(yīng)如何加工呢？下面我們進(jìn)行討論。加工前后如上圖，一個球面初始曲率半徑為R，繞Y軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)進(jìn)行研磨加工，其中心在Y軸方向研磨量為△后，形成一個曲率半徑為R的新球面，球心從原位置O1沿Y軸移至O2。當(dāng)球面的張角很小時徑向和軸向的區(qū)別不大，但是當(dāng)球面的張角較大時差別就非常明顯了。因此，我們將一個球面在不改變其曲率半徑的情況下進(jìn)行磨削，就叫做余弦磨削。如果將球面邊緣的缺陷全部去除掉，球面中心的去除量又會很大，需要增加加工工時，在工藝設(shè)計上是不合理的。球面表面均勻被去除，其曲率半徑會如何變化呢？我們設(shè)想一個球體，原先的曲率半徑為R1。在加工凹球面時，球面均勻去除量Δ后要得到曲率半徑為R2的球面，在加工前球面的曲率半徑應(yīng)當(dāng)是R1=R2Δ。球面加工到工藝設(shè)計尺寸后過量的磨削，也是屬于余弦磨削。Δ3，R1=R2177。在實際加工過程中，直接測量球面的曲率半徑數(shù)值是很困難的，通常我們采用比較法進(jìn)行測量。由于需要兩表面接觸測量，容易使表面出現(xiàn)擦傷或壓傷。而其它工序，都是根據(jù)后道工序的要求和加工余量而制定的，是工藝尺寸。球面光學(xué)樣板的球面口徑都大于球面加工過程尺寸，令：球面光學(xué)樣板的球面口徑為Dy。因此，上述運(yùn)算過程與實際的應(yīng)用還有很大的差距，必須對對過程進(jìn)行修正。如果先中心接觸，往往使球面磨偏，一邊加工量大，另一邊加工量小，表面缺陷來得，并且同時擴(kuò)大了邊厚差。同時必須考慮工藝設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性。一般為：凸樣板邊緣厚度不小于 10～15毫米凹樣板中心后度不小于 12～18毫米球面標(biāo)準(zhǔn)樣板的長和寬應(yīng)略比工作樣板大些，厚度與工作樣板基本相同。表22 球面標(biāo)準(zhǔn)樣板精度等級（△R）A △R/R 177。%球面標(biāo)準(zhǔn)樣板精度等級定為 A級1．在實際的工藝設(shè)計時，本計算方法是對各工藝尺寸的初始設(shè)計。加工余量越小生產(chǎn)效率越高，同時對上道工序的加工精度要求越高，會增加上道工序的加工難度。球體的的半徑可用百分尺，立式光學(xué)計、烏氏干涉儀做精確測定。 球體滾圓不用球模，而是用圓筒形工具，壁厚12mm。球體的磨制 在磨制球體時，第一道砂用180，；第二道砂用280，；第三道砂用W47或W28,，開始拋光。 弧形標(biāo)準(zhǔn)樣板的下料和粗磨，與一般零件相同。 取比標(biāo)準(zhǔn)樣板直徑小的平模或接頭，用柏油粘在毛坯的表面上。 樣板對磨反之，凸、凹樣板互換位置，其結(jié)果是矢高h(yuǎn)值減小，曲率半徑增大。 在用球徑儀測量矢高時，是先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)半徑求出標(biāo)準(zhǔn)矢高，然后再將測量的矢高與之比較。 在拋光時，如果矢高已經(jīng)符合要求，但當(dāng)凸、凹樣板互檢時，光圈不對，例如低N道圈，此時可將凸樣板和凹樣板都改高N|2道圈，則弧高值仍不變。例如，凸面和凹面互檢時，光圈低6道圈。若局部誤差隨移動的那塊樣板而動，則光圈的局部誤差就屬于這塊移動的樣板。 球面標(biāo)準(zhǔn)樣板制造好后，一般不用于檢查零件，而是依據(jù)它套制工作樣板，檢驗零件光圈是用工作樣板。最理想的材料為石英玻璃，硬度高，但價格較貴。球面樣板的曲率半徑數(shù)值和光學(xué)零件的曲率半徑名義值是一支的，它是設(shè)計計算出來的半徑數(shù)值。兩者相比，約差一個數(shù)量級。因此，考慮到設(shè)計的需要和制造工藝與測量手段的可能性、經(jīng)濟(jì)性，對不同的曲率半徑就應(yīng)給予不同的允差。其實際半徑通常是先用球徑儀測出矢高，再用球徑公式換算得出來的，其允差采用相對誤差形式△R∕R℅表示。 引起半徑偏離名義值的誤差，即半徑偏差用 表示。目前，盡管已經(jīng)出現(xiàn)了全息樣板（利用全息圖對光學(xué)零件進(jìn)行非接觸式檢驗），但想投入使用，為時尚早。 光學(xué)樣板的精度是光學(xué)零件加工的首要因素。下面我們對不同曲率半徑的樣板的誤差分配作一下討論：① ，各種誤差所占允差的大致比例通過分析表明：對A級精度的標(biāo)準(zhǔn)樣板而言，這段范圍測量誤差一般占允差的1/2左右，標(biāo)準(zhǔn)樣板光圈誤差占允差的1/10甚至更小，這樣分配是合理的。我國光學(xué)儀器的加工技術(shù)，雖然有較長歷史但形成批量生產(chǎn)并具有完整的工藝是在新中國成立后。進(jìn)入第一個五年計劃后， 加工工藝 主要是采用“蘇聯(lián)”的工藝，設(shè)備也是由蘇聯(lián)引的和按“蘇聯(lián)”圖紙制造的專用設(shè)備，二十世紀(jì)六十年代初期，國內(nèi)個別廠家由德國引進(jìn)了先進(jìn)設(shè)備（如銑磨機(jī)和光學(xué)對中心磨邊機(jī)），受到這些設(shè)備的啟示，國內(nèi)在六十年代中期開始工藝科研和研制新設(shè)備。光學(xué)工業(yè)實現(xiàn)了光學(xué)冷加工“四化”，為*****民生產(chǎn)光學(xué)儀器奠定了有力基礎(chǔ)。在光學(xué)零件的定擺磨削和光學(xué)零件加工中不同牌號玻璃與不同結(jié)合劑的丸片之間的合理匹配都在光學(xué)加工方面有了突破，引起光學(xué)界的重視。如光學(xué)加工機(jī)理，光學(xué)零件 加工工藝 因素，光敏膠，PH值穩(wěn)定劑，光學(xué)導(dǎo)電膜，易腐蝕玻璃保護(hù)膜；PJM320平面精磨機(jī)，QJM220球面精磨機(jī)，QJP100與QJP40光學(xué)中球面與小球面精磨拋光機(jī)；光學(xué)零件復(fù)制法；光學(xué)零件超聲清洗代替清擦，光學(xué)零件真空吹塑包裝以及自聚焦 透鏡 制造等等，真是不勝枚舉。本世紀(jì)初，我國光學(xué)制造業(yè)已取得了輝煌的成果，進(jìn)入了發(fā)展的高峰，已形成了很強(qiáng)的生產(chǎn)能力。造成此種現(xiàn)象的原因：，沒有“光學(xué)工程”的承包單位。我國光學(xué)加工設(shè)備和國際上光學(xué)設(shè)備的發(fā)展過程是一致的，即腳踏、機(jī)動、電動。解放后156項中的西光廠又從蘇聯(lián)購進(jìn)了光學(xué)加工設(shè)備、它的原型機(jī)亦是德國設(shè)備、如ЩМ500和ЩnМ350型單軸粗磨機(jī)、ЩnМ350三軸精磨拋光機(jī)、ЩnМ200中型六軸精磨拋光機(jī)、和ЩnМ60小型六軸拋光機(jī)以及Ц2型定心磨邊機(jī)等。此后研制出了PJM320。它主要包含有散粒磨料粗磨，古典式和準(zhǔn)球心拋光，彈性膠盤，柏油拋光模和自準(zhǔn)定心磨邊。八十年代光學(xué)制造技術(shù)最大變革由成盤加工轉(zhuǎn)向單件加工。但是一些專家看到了此種工藝的特點(diǎn)，它很適合中國國情。由于技改投資強(qiáng)度大，研制單位多力量雄厚，所以很快研制成功，經(jīng)專家門鑒定認(rèn)為是國內(nèi)第一條光學(xué)零件高效生產(chǎn)線，在國內(nèi)具有領(lǐng)先地位。事情總有它的兩面性，最佳參數(shù)生產(chǎn)線具有高效，精度較高，流水作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，但同時又有一定的缺