光學製造技術
實驗指導書
薛常喜李豔紅編寫
長春理工大學光電工程學院
目錄實驗1 塊料毛坯的鋸切與整平 2
實驗2 塊料毛坯的劃割、滾圓與開球面 5
實驗3 球面透鏡的銑磨工藝 8
實驗4 透鏡的上盤與下盤工藝 13
實驗5 光圈識別 15
實驗6 高速拋光工藝及光圈修改實驗 20
實驗7 透鏡的定心磨邊工藝 23
實驗8 透鏡的膠合 27
實驗9 高精度平面的製造與檢測 30
實驗10 光學晶體的研磨與拋光 32
實驗11 直角稜鏡的製造與檢測 34
實驗12 非球面加工實驗 37
一、 實驗目的
1、熟悉塊料毛坯加工工藝過程及加工餘量的確定；
2、掌握玻璃鋸料機的使用方法及鋸切工藝；
3、掌握單軸機使用方法及整平工藝；
4、掌握用散粒磨料整平的技巧。
二、 實驗裝置與用具
鋸料機、單軸機、平模、玻璃塊、磨料80#、120#、卡尺、厚度尺等。
三、實驗步驟與內容
塊料毛坯是用玻璃塊加工而成的毛坯。主要加工工序包括：
鋸切、整平、劃割、滾圓、開球面
1、鋸切
將玻璃塊按著毛坯的尺寸或角度要求，在鋸料機上進行鋸切。玻璃的鋸切主要採用金剛石鋸料機，見圖1。
金剛石鋸料機多為非標準裝置，其結構型號各異。按其進給機構的特點，可分為重錘進給、絲槓進給和液壓進給三種形式的鋸料機。
金剛石鋸料機使用的鋸片是金剛石鋸片，鋸片的直徑一般為φ300～400mm，厚度為2～3mm；邊緣線速度一般為20～40m/s；金剛石顆粒的粒度一般為60#～80#；濃度一般取100%～150%。圖2是在用金剛石鋸片鋸切玻璃。
圖1金剛石鋸料機
圖2金剛石鋸片
2、整平
整平是把鋸切後的壞料不平整的表面磨平，並修磨厚度和兩面的平行度，或修磨角度等。
整平的方法：散粒磨料研磨整平法和金剛石磨輪銑磨整平法兩種。
前者是在普通的研磨機（見圖3）上，用鑄鐵平模盤，採用不同粒度的磨料整平；後者是在平面銑磨機（見圖4）上進行整平。
圖3單軸機
圖4平面銑磨機
為提高生產效率，通常先單塊整平第一面，然後再用粘結材料（由松香和蜂蠟按一定比例融合而成）將其粘在平模上，成盤整平第二面。
整平加工餘量，單面約取0.5～1mm，公差為±0.1mm。
⑴散粒磨料研磨整平法工藝過程：
①開動工具機，平模平穩轉動起來後，往平模上撒適量的磨料；
②雙手拿著要整平的玻璃片，放在平模上研磨；
③玻璃片在平模上要以一定擺幅，逆著平模轉動方向運動；
④不時地觀察研磨面的研磨情況，當玻璃表面全部磨到後，停止第一面的整平；
⑤整平第二個表面（如果是成盤整平，需要膠盤後再整平）。工藝過程與整平第一面相同，但要注意控制毛坯厚度；
⑥各項技術指標達到要求後，清洗，進入下一道工序。
四、實驗報告
實驗報告要求：
⑴記錄實驗中所用的工具機型號、鋸片引數、磨料粒度及種類等；
⑵畫出完工毛坯圖；
⑶總結加工工藝過程；
⑷回答如下問題：
①金剛石鋸料機按其進給機構的特點，有哪幾種？
②金剛石鋸片，鋸片的直徑、厚度、邊緣線速度、金剛石顆粒的粒度、濃度一般取多少？
③鋸切時玻璃是如何裝夾的？
④整平時一般採用哪幾個粒度的磨料？如何做才能保持平模的表面的平面性？
一、 實驗目的
1、熟悉塊料毛坯加工工藝過程及加工餘量的確定；
2、掌握玻璃滾圓機的使用方法及滾圓工藝；
3、掌握單軸機使用方法及滾圓工藝；
4、掌握用散粒磨料開球面的工藝及技巧；
5、了解玻璃滾圓機的結構和運動原理；
6．了解單軸機的結構和運動原理。
二、實驗裝置與用具
滾圓機、單軸機、平模、玻璃塊、磨料80#、120#、卡尺、厚度尺等。
三、實驗步驟與內容
塊料毛坯是用玻璃塊加工而成的毛坯。主要加工工序包括：
鋸切、整平、劃割、滾圓、開球面
鋸切、整平工序在前乙個實驗中已做過，本實驗進行毛坯的劃割、滾圓和開球面工序的實驗。
1、劃割
劃割是當整平後的玻璃板需要加工成小塊時，採用的一道工序，通常用金剛
石玻璃刀（或滾刀）按尺寸要求進行劃割加工。
2、滾圓
透鏡的毛坯，整平後需要磨成圓片，稱作滾圓。一般是先膠成長條，然後再進行磨外圓。
圖1滾圓機
磨外圓的常用方法有：
①在平模上用散粒磨料滾圓，
②在滾圓機上用金剛石砂輪磨外圓。
後者效率高，精度好，外圓公差可達±0.02mm以內。
滾圓餘量，根據毛坯直徑大小確定，一般取2～4mm。
（1）散粒磨料滾圓工藝過程如下：
①膠條將整平好的玻璃片放在電爐上稍稍加熱，塗上白蠟，粘成長條。
②手持玻璃長條，在單軸機的轉動平盤上加100#磨料漿進行滾圓。先磨去四個稜角，變成八角，再磨成十六角，……，直到磨成圓形。
③滾圓過程中要不斷測量直徑，達到要求為止。
（2）滾圓機磨外圓工藝過程如下：
①膠條將整平好的玻璃片放在電爐上稍稍加熱，塗上白蠟，粘成長條；
②漿玻璃長條裝夾在滾圓機主軸上；
③根據玻璃圓棒的直徑大小，調整磨輪到固定位置；
④啟動磨輪、冷卻液電機、主軸、托板，進行磨外圓，待磨輪從玻璃棒一端走刀到另一端時停車。
⑤測量玻璃棒直徑，與標準數值比較，確定加工餘量後在次調整工具機磨外圓，達到尺度公差範圍內時止。
3、開球面
透鏡毛坯的開球面，是將滾圓後的玻璃圓片的兩個平面磨成球面，使其達到零件粗磨完工後的曲率半徑和中心厚度的要求，所以開球面亦稱粗磨。
開球面有兩種方法:
①散粒磨料研磨法,是古典的手工操作方法
②金剛石磨輪銑磨，是先進的機械加工方法。
球面曲率半徑的檢驗: 一般用金屬弧形樣板檢驗或用貼置模檢查擦貼度；
厚度: 用千分尺測量；
表面粗糙度: 用肉眼觀察，無砂眼和擦痕即可。
⑴銑磨法開球面的工藝過程，見實驗3。
⑵研磨法開球面的基本工藝過程如下：
①在單軸機的主軸上安裝球模（凹或凸球模），啟動工具機主軸，在球模上加100#磨料漿。
②手持玻璃片在球模上研磨，達到要求時止。
③清洗後送下一道工序。
四、實驗報告
實驗報告要求：
⑴記錄實驗中所用的工具機型號、引數、磨料粒度種類等；
⑵畫出完工毛坯圖；
⑶總結加工工藝過程；
⑷回答如下問題：
①散粒磨料滾圓工藝過程？
②滾圓機磨外圓工藝過程？
③金剛石磨輪的粒度、結合劑、濃度、轉數？
④滾圓機磨外圓時使用什麼冷卻液？它有什麼作用？
⑤塊料毛坯的加工工序分哪幾步？
一、 實驗目的
1、 驗證斜截圓形成球面的原理；
2、 了解透鏡銑磨成型的工藝過程；
3、 熟悉透鏡銑磨機的結構、工作原理和調整方法；
4、 銑磨出既定的曲率半徑球面透鏡。
二、 實驗裝置與用具
透鏡銑磨機 zgx70球面銑磨機1臺
金剛石磨輪 dr =
粒度 100濃度100%
千分尺、扳手
透鏡毛坯、擦貼盤
三、 實驗原理
球面銑削成型原理，如圖2所示。
球面的曲率半徑為r，磨輪的中徑為dm，磨輪的刃口曲率半徑為r，金剛石磨輪刃口通過工件頂點，磨輪軸線和工件軸線相交於o點，兩軸夾角為α；
磨輪繞自身軸高速旋轉，工件繞自身軸低速轉動，這種運動軌跡包絡面就形成球面。
球面曲率半徑的大小與兩軸的夾角α有關。當磨具選定後，中徑dm和刃口半徑r為定值。調節不同的α角，即可加工出不同曲率半徑r的球面。r與α的關係如下：
sinα＝dm/2(r+r)
銑削加工用的金剛石磨輪（圖3）的中徑dm一般為被加工透鏡直徑的四分之三。
圖2 球面銑削成型原理
圖3 金剛石磨輪
四、實驗步驟與內容
1、熟悉透鏡銑磨機的結構及傳動原理；
圖4 透鏡銑磨機傳動原理
⑴磨輪傳動系統
由圖4知，電機①通過平皮帶帶動磨頭軸②高速旋轉。
⑵主軸傳動系統
主軸電機③經三角皮帶傳入剛性錐環式無級變速箱，此變速機構的變速比從1/3～3（即輸出速度倍率為9），通過兩個聯動的活動錐體④來調速。經變速後輸入主軸箱，在主軸箱內先經二級蝸輪蝸桿減速，再經齒輪機構變速，驅動工件軸⑤轉動。
⑶工件進給系統
工件軸5由6、7、8、9、10、11機構控制其前進和後退，完成工件的進給加工和裝卸。
⑷zgx70球面銑磨機主要引數
①磨頭軸轉角: 0-45°
②磨頭轉數： n1=8500rpm n2=11000rpm
③工件軸轉數： n1=15rpm n2=22rpm
④倒邊磨頭轉速: n=7000rpm
⑤倒角磨頭轉角: 0-90°
⑥主軸箱行程: 縱向: 50mm 橫向: 50mm
⑦加工透鏡範圍: φ5-φ700mm
2透鏡銑磨機控制系統和按鈕
⑴主軸啟動和停止控制系統和按鈕；
⑵磨輪啟動和停止控制系統和按鈕；
⑶冷卻液幫浦啟動和停止控制系統和按鈕；
⑷主軸進給和後退控制系統；
⑸銑磨機啟動和停止按鈕。
3銑磨工藝
⑴引數選擇主軸（即工件軸）轉數：n1=15rpm 磨頭轉數：n1=8500rpm
⑵工具機調整 ①調整磨輪軸與工件軸間的角度；②調整加工餘量
⑶銑磨操作啟動磨輪和冷卻液供給系統，再啟動主軸，以手動方式進給加工。
⑷操作注意事項 ①引數選擇、工具機調整工作完成後要試執行，即在指導教師指導下執行；②手動進給時不要太快；③磨輪完全停止後再取下零件；
五、實驗報告
實驗報告要求：
⑴記錄實驗中所用的工具機型號、磨輪引數、夾具尺寸、冷卻液種類、噴射方式、噴射量、磨頭偏角、工件邊緣線速度、工序週期等。
機械零件實驗指導書
機械類 機械設計實驗室 實驗一滑動軸承實驗 一 一 實驗目的 1.觀察滑動軸承的動壓油膜形成過程與現象。2.通過實驗，繪出滑動軸承的特性曲線。3.了解摩擦因數 轉速等資料的測量方法。4.通過實驗資料處理，繪製出滑動軸承徑向油膜壓力分布曲線與承載量曲線。二 實驗台結構及其工作原理 圖9 1 實驗台結構...
09機械零件設計實驗指導書 11 8
機械零件設計 實驗指導書 汕頭大學機械電子工程系編 本實驗教程指導書是根據 機械零件設計 教學大綱要求，結合本系的實際情況編寫的。機械零件設計實驗是理論學習基礎上的乙個極其重要的實踐環節。通過實驗可以使學生加深對 機械零件設計 課程的基本概念理論的理解，從而提高學生分析和解決問題的能力。機械設計課程...
《機械製圖》零件測繪指導書
濟南工程職業技術學院李景龍 隨著計算機繪圖的發展,有人認為手工繪圖沒用了,恰恰相反,手工繪圖是基礎,必不可少.為了鞏固手工繪圖和為機械零件課程設計打基礎,還要進行零部件測繪。測繪圖，是一種不用尺規徒手畫成的圖樣，也叫草圖，它是繪製零件圖和裝配圖的重要依據。一.測繪圖所需的材料和用具 在測繪圖上，必須...