初学的光学加工人员必须学会操作各种机器，包括球面铣磨机、磨边机、金刚石切割机、带锯及各种型式的抛光机，也必须学会用真空夹头或沥青粘结模及石膏模将玻璃零件上盘。工作时，必须注意遵守安全规则。只有建立恰当的操作规程，才能保证操作安全。 _~u2: yl (
1 金刚石锯切 q .Y fC
第一种基本的机床就是金刚石锯床。尽管市场上有多种金刚石锯床，但其操作都是类似的。在光学车间里最普遍的是菲尔克劳（Felkner）机床。建筑工人也采用它来切割水泥预制品。旋转的金刚石磨轮以垂直位置安装在主轴上，两只橡皮管在被切割的玻璃上喷冷却液。通常锯片旋转时，小工件用手工进给，而大工件则需要液压进给。 Z3TS,a1I4
金刚石锯切瓷砖的步骤如下： 3r+.N
第一步：安装锯片，使之伸出到工作台面下面大约1mm处，用水封螺丝把锯片固紧在支架上； NB_ )ZEmF
第二步：用一支软铅笔划线，标出切割部位； _nh[(F<hz
第三步：开动机器，冷却液直接喷入移动工作台的锯缝中； 7R4 z}2F2
第四步：瓷砖靠着水平的档块，移动工作台，按划线进行切割。有经验的操作者通常不这么做，而是用双手将瓷砖推向旋转的锯片。但为了保证手指的安全，应将移动工作台固紧。 3*UR3!Z9
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如果落下的粉料是紫红色而不是工作正常时的白色，则表示在材料上施加的压力太大。常规金刚石锯片的安装如图2.1所示。 SMH<'F7 i
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图2.1 带有冷却液泵的夫勒克尔－德来赛（Flecker－Dreser） 8I;XS14Q
金刚石锯片，80－BQ型切割机及机座 EZ;"'4;W
当锯切玻璃或晶体时，金刚石磨轮或钢丝可能堵塞，需用一块碳化硅或特殊的白色石块除去堵塞物。 X1{[}!
1.1 切割厚的工件 (6l+lru[
有些固定在液压控制轴上的金刚石锯片可以切割安置在可移动工作台上的厚玻璃平板。为把一块平板锯成几块，人们必须先切出整个厚度的一半，然后把平板翻过来再切割另一半。有两个约束条件限制了玻璃的切割尺寸——锯片和防冷却液的档片直径以及使锯片固定在旋转轴上的固定垫圈直径。操作方法如图2.2所示。 nrm+z"7
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图2.2 用正反锯口锯切法把厚玻璃平板切割成两块的一种改进方法 XQ%4L-rhN
1.2 圆片的切割 L"jY+{oLIJ
经常需要把一块大直径的玻璃圆柱体切割成薄的圆玻璃片。操作者需要采取一些临时性的凑合办法。先将定位圆柱体用的V型金属档块固定在工作台上，再将一只90°的金属直立挡板也固定在工作台上，使之当用手旋转玻璃圆柱体时有固定的位置。锯切的操作如图2.3所示。操作时锯片切入玻璃圆柱体内，切割到固定垫圈尺寸，即1/8in。然后转动玻璃圆柱体，一直切到在中心只剩下一个小圆芯为止。如果圆芯直径大，则不应掰开圆切片，而可以用一只细齿手锯和80号碳化硅金刚砂将圆芯锯去。这种方法虽慢但却有效。在玻璃圆柱体的直立挡板间放入一块方形木块，就可以切割另一块圆片。 /H7&AiA
8lF\v /vN
图2.3 将一块大玻璃圆柱体切割成玻璃圆盘 SP* fv`
1.3 棱镜的锯切 CI U1R;
将粗抛光过的平行平板切成各种大小的棱镜时，必须先胶合两块保护玻璃以保护其粗抛光过的表面。胶合时工件在电炉上加热到100℃，并在每个表面涂上沥青胶。抛光表面与保护用的窗玻璃间应衬以透镜纸或薄棉纸。 [ u}(57DS
从玻璃块上切下的棱镜的尺寸最好用一种宽的绝缘胶带纸标出。为便于锯切排样，可用厚纸板或薄塑料板做棱镜模型。锯切和铣削出来的棱镜表面要尽量使用，因为劳动力比玻璃的价格更昂贵。 dovZ#D@Q
1.4 分束器 x<Vm5j
首先锯切成矩形玻璃块，然后从平行平板上切出反射棱镜和分束器。用双面胶带纸将玻璃块粘贴在V型块上，对准玻璃上的狭长表面进行难度较大的对角切割，如图2.4所示。V型夹具固定在锯料机的活动工作台上。玻璃块的棱角首先用手磨出0.1in的倒边，以此作为切割的对准线和开始切入区。但是必须在切割前作一些检验，棱角及其倒边应与磨轮片静止位置保持对准。如果对准不精确，则必须移动工件到正确的位置后再牢牢紧固。沿着夹具里的铣切切口走动的锯片，切不可切入金属夹具。当锯片全部锯出时，操作必须谨慎，注意玻璃不能裂开或跌落到金属工作台上。为了防止碰破玻璃，可在夹具近旁处放一块厚的波纹橡皮垫。用木头尖臂或塑料尖臂很容易将棱镜从胶带上撬开而脱开夹具。想要安装一块新的棱镜和调换新的双面胶带以前，必须擦净夹具。在夹具的每一面只需用一小条胶带，若胶带太多反而会使棱镜难以取下。棱镜上的所有锐角均要倒边。 ;5-r_D;9
2 带锯或线锯 5tjP6Z`!9`
玻璃或晶体切片时常采用带锯。光学上采用的带锯类似于木工或金工车间的常规带锯。在制成一块椭圆形光学平板（见图2.5）以前，普通带锯的操作是先除去一块大的玻璃圆盘外圆的多余部分。该方法需要挠性的含油的金属锯片。大而重的玻璃圆盘要放在装有多个小轴承钢球的台板上并作运动，钢球压入台板胶合 ez]tAW
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图2.4 用双面胶带纸或树脂胶把一块柱形块粘贴在夹具上切割成两只反射棱镜 :cu #V
板的支座里。在宽的绝缘胶带上画好要切割的椭圆，在转动的锯片与玻璃间注入冷却液，以防止应变。对圆盘及其圆周进行喷砂或细磨（见图2.6）可以使应变消失。用钻床马达带动一个挠性圆磨盘，对圆盘的外圆进行细磨。 3 >E%e!D%
用线锯方法切割大而重的玻璃块是不切实际的，因为这种切割需要压力。 [/ s&K{+c
在许多车间里用线锯或浸油的弦锯切割制作红外（IR）器件用的晶体零件。镶嵌金刚石的线锯用于切割硬晶体，而浸油的弦锯用于切割软晶体，例如钠碘化合物。为防止被切割的晶体分解，必须仔细地选择冷却液。线锯如图2.7所示。 w NFz*|n
3 球面铣磨成型 e:H26 SW
在玻璃零件上铣磨成型球面是一项常规的操作。标准的球面铣磨机（通常称为研磨机）如图2.8所示。如斯德雷斯巴（Strasbaugh）7-M型可以加工直径达24in的玻璃毛坯并可铣磨成凹面、凸面或平面，也可以倒角、磨边及钻孔。玻璃圆盘 y[B>~m8$
oi}i\:
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图2.5 将一块大的派勒克斯（Pyrex）玻璃圆盘用带锯锯成一块椭 d8-A*W[
圆形平面块（42×30cm）在制造椭圆时，先加工成圆盘形状 98=wnWX 6$
H~ZV *[A`
图2.6 用碳化硅圆盘研磨模研磨锯成椭圆的圆周，椭圆的内倒边 dL7E< ?l
用一只挠性研磨盘进行细磨，并在研磨盘上贴一张碳化硅砂皮 bVP"(H]
N7E$G{TT
图2.7 激光技术公司（North Hollywood,CA.）制造的№2006线锯切割机床， JSh.]j<bJL
用运动的金刚石细线切割晶体时必须仔细地选择冷却液 +)zOer,
用一只带有可压缩的“O”型圈的真空夹头装夹。操作方法如图2.9所示。 niB `2 J
选择的金刚石磨轮的直径应大于铣磨零件直径的一半。半径稍有变化时，可调整倾斜角来进行校正，并用球径仪检查铣磨出的曲率半径。 gs!(;N\j|
w 4[{2
图2.8 斯德雷斯巴7-M型球面铣磨机加工工件直径达24in，玻璃厚度为7in T\~x.aH`^
3.1 球径仪 `Al;vVMRO
球径仪用于测量铣磨球面与给定球面间的偏离程度。由三个球组成的球形测环，支承着玻璃工件，工件表面曲率半径为： Y0?5w0{
r＝（R2/2h）＋（h/2）±a…………………………………………（2-1） ][}0#'/mV
2 4 1*!
图2.9 用斯德雷斯巴7-M型铣磨机可以完成的各种 iq(
)8nxi
工作，钻中心孔需要特殊的真空吸盘 =UyLk-P
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式中h是矢高；a是小球半径；R是测杆中心到支承小球中心的距离。凹面工件a取负号，凸面工件a取正号。球径仪可以选用3/4、1.5、2和3in等不同直径的测环（见图2.10）。 *CHI2MB
许多光学车间采用环式球径仪取代球形球径仪。 )K &(
3.2 斯德雷斯巴铣磨机的操作方法 Mc B[|PmC
我们介绍一下铣磨凹球面的步骤。第一步必须确定玻璃圆坯的表面是否平整。因为起伏不平的表面使真空吸盘难以吸住工件。如果存在这种表面，则必须在带 q,
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h=;{oY<V)?
图2.10 18AS型斯德雷斯巴数字式球径仪测 jKt7M>P
量铣磨球面的矢高，精度达0.001mm (vT+IZEI
旋转铁平模的单轴机上进行粗磨，以先除去表面的起伏不平。圆盘还应该是好磨的，否则必须在磨圆机或铣磨机上磨边。 4apL4E"r
主轴转速为10r/min。为了检查偏心，在安装百分表以前应使玻璃毛坯先行运转。如果偏心太大，则圆坯必须移动一半偏心量，然后用百分表检查偏心。注意总偏心量应除以2，用读数值的一半来校正圆坯的偏心。为了达到零读数，可能需要调整几次，并用铅笔画几个同心圆，以找出圆坯的中心。 ;b-XWK=
现在，根据计算值调整铣磨机金刚石磨轮主轴的倾斜角。升高工件主轴（静止时），侧向移动铣磨机磨轮，使磨轮边缘对准玻璃圆坯上铅笔所作的中心点记号，使其误差在1/8in以内。开动冷却液泵，把冷却液直接喷洒在圆坯中心。启动工件主轴，将圆坯的“O”环开关转向“ON”。启动铣磨机磨轮，用手进给一直到切入玻璃毛坯的深度为1mm。降低圆坯，目测工件中心区域是否存在小凸包。若玻璃凸包较明显，则移动磨轮，使之磨入凸包区域。启动装有玻璃圆坯的工件轴，打开冷却液，并升高圆坯，使旋转磨轮进行磨削。打开自动进给开关，使主轴慢慢地向上进给，切入圆坯。 J:V?EE,\-
当球面铣磨到大于一半直径时，下降圆坯工件，关闭全部机床开关，然后用球径仪见长凹面曲率半径。如果曲率半径不正确，则必须改变磨轮的倾斜角；若曲率半径太小，就减小磨轮的倾斜角；反之就增大磨轮的倾斜角。如果曲率半径误差的测量值在0.02in以内，则不需要改变磨轮倾斜角，因为下一道工序（即研磨时），可以修正曲率半径。 RX/hz|
铣磨凸球面的全部步骤与铣磨凹球面的步骤类似。主要的差别只是采用磨轮的内边缘，角度以相反方向倾斜。因为精确对准磨轮的边缘位置教困难，所在铣磨球面的中心经常出现凸包。凸包一旦出现，则铣磨零件总是向磨轮内边缘移动。 ou dxm[/U
平面铣磨类似于球面曲率半径铣磨成形（平面具有无穷大的曲率半径），磨轮的倾斜角为零。所有铣出的平面应略带凹面是一个成功的经验。整个面的凹下矢高值约为0.002in，因为在细磨整个表面时，为了除去边缘的砂眼，往往易于细磨成“凸”表面。 bygx]RC[
4 磨边 M4 as
玻璃磨边可以用两种方法。第一种方法采用调成5°～10°倾角是用来细磨凸球面的。倾斜的磨轮有利于向下切入玻璃毛坯，从而磨出外圆。为防止破边，先将毛坯外圆磨出一个0.25in的台阶，用百分表测量这个尺寸。百分表磁性座固定在接近磨轮的横向拖板上。然后，将磨轮移开玻璃毛坯，上升工件主轴，移动横向拖板，使倾斜的磨轮达到百分表指示的预定位置，以相反方向磨去毛坯边缘剩下的0.25in（见图2.9）。 w@,zFV
第二种方法需要一只类似于外圆柱面研磨机上使用的常规金刚石磨轮。当磨轮移动（进给）时，装着玻璃坯的主轴就上升和下降。在此磨轮始终与玻璃表面保持部分接触是非常重要的，否则将会产生破边。 E>l~-PaZY
用碗状金刚石磨轮或常规金刚石外圆磨轮倒边时，应调整磨轮到要求的倒边倾角，其倾角一般为45°。 \rv<$d@ L
5 钻孔 7uzk p &+:
钻孔用中心钻。当中心钻旋转时就穿入玻璃。玻璃平板必须仔细地对好中心。为防止中心钻穿通零件孔时损坏真空夹具，可在玻璃毛坯背面用沥青胶一块玻璃。制作一只具有钻模的特殊夹具，可使中心钻自由地进刀到夹具里（见图2.9）。 <[w=TdCPs
用马克苏多夫（Maksutor）扇形校正透镜能很好地说明铣磨、磨边和锯切的组合操作过程，如图2.11所示。注意其中陡峭的深曲率半径的凹面和凸面要倒三面角和外圆。 ,v"YqD+GC5
iLSr*`
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图2.11 用斯德雷斯巴铣磨机铣磨的马克苏多夫校正棱镜的扇形 m * JaXa
曲面（注意两个具有深曲率半径表面的倒角和磨边） 4?B\O`sy.
6 铣磨棱镜的角度平面 |\pbir
通常，铣磨棱镜角度平面的铣磨机用劳（LOH）厂生产的G-6机床（见图2.12）。它有两只金刚石碗形磨轮，磨轮一次安装可以铣磨出两个角度平面。将小的镀铝平行平板粘到棱镜角度，从而增加机床的通用性。当然，棱镜角度面的标准角必须正确地调整到预定值。这种机床通常适用于0.75in大小的的棱镜或更大的表面。比此小的棱镜用另外型号的铣磨机铣磨。这将在下面讨论。 %c4Hse#Y
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图2.12 同时铣磨直角棱镜两个直角面的劳厂万能研磨机 ` V##Y
大多数棱镜大批量生产时，可用多种方法铣磨棱镜的角度面。不少光学公司采用表面粗糙的棱镜模压毛坯。第一步用粘结胶将棱镜胶合到铸铁平行平板上，铣磨棱镜的两面角和两个平面。用这种方法一次可以加工出20只或更多只棱镜，这主要取决于棱镜的底面尺寸。在铣磨每个角度平面以前，把棱镜固定在铸铁角度模具上，可以铣磨出组合的反射玻璃角（也可以参阅图13.6）。 O%bEB g
另一种方法就是布朗查德（Blanchard）铣磨表面的方法。这种方法采用各种角块夹具铣出各种玻璃角度。通常设计角度夹具时总是将棱镜的参考角胶合在铸铁夹具上。用布朗查德铣磨机一次可以铣磨出许多棱镜。这种机床用磁性吸盘吸住棱镜，铸铁金属夹具必须达到严格的角度公差。如果非常仔细地将棱镜胶到夹具上，则反射玻璃角的尖塔差可达分级。最好将所有表面做成稍凹的面形，这是因为在细磨和抛光（棱镜石膏上盘）时，可以防止棱镜走动。 >y"+ -7V)
加工0.5in或更小尺寸的棱镜表面时，采用特殊的夹具很容易进行控制。在这种夹具上测量轴一端为自准直仪，另一端为镀铝的8面体（见图2.13）。作为一种辅助表面加工的角度测量装置的分度头也装在夹具上。这种夹具还可装在劳厂的铣磨机上（见图2.14a和b）。 ob8qe,_ '
!KUi\yQ1
图2.13 可以与图2.14a和b所示机器连接的一种特殊 0Vx. nUQ
准直夹具，这种夹具是劳厂铣磨机的附件 F w?[lS
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图2.14 用于劳厂万能铣磨机（图2.12）的两只劳厂附件 4<BjC[@~Z{
（用来铣磨棱镜和光学零件的角度平面） .SWlp2!M5
这种特殊夹具需仔细安装，主要应使夹具的定位面与八面体的自准直反射平面保持平行，其平行度用带精密千分表的高度游标卡尺来测量。因小棱镜的定位面也小，故定位夹具必须精确制造（图2.15）。 <7~'; K
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图2.15 阿米西（Amici）棱镜及其类似棱镜要求精密的玻璃反 hIT+gnh h
射角及小平面（制造这类棱镜表面需要如图2.13所示的特殊夹具） 79;<_(Y
7 用小磨轮铣磨大球面 $&=S#_HQS
小型光学车间一般很少有大于6in的金刚石磨轮，在只有一种工作位置的情况下不可能用小的磨轮铣磨出大直径的工件。如图2.16所示，若将磨轮改变一个新的角度并使之重叠一段距离，再次将磨轮倾斜一个新的角度的分步铣磨方法，就可以铣磨出尺寸大的工件。 X(N LtO
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分步铣磨方法的几何关系如图2.16所示。它涉及两个基本公式：小磨轮的第一倾角的计算式为： \ kZ?
SinA1＝d/2R………………………………………………（2-2） !z>6 Uf!{
式中A1为金刚石磨轮的第一倾角；d为磨轮边缘直径；（铣磨凹面，取磨轮外边缘；铣磨凸面，取磨轮内边缘）；R为曲率半径。 *WuID2cOI
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图2.16 为加工直径工件，铣磨机所需大磨轮与直径较小磨轮间的几何关系 }~L.qG
q1角为第一倾角，q2为第二倾角，R为曲率半径， x7Yu I
r为毛坯的半直径，d为磨轮直径，a为l1与l2间的距离 -qGa] a
分步铣磨方法中同一只金刚石磨轮的第二个新的倾角公式是： P5UL4uyl
SinA2＝〔（R2/a2-1）1/2＋（4R2/d2－1）1/2〕（ad/2R2）…………（2-3） uLV#SQ=bZN
式中A2为磨轮新倾角；a为磨轮两个位置的重叠距离，R为磨轮边缘直径。 *}*FX+px)
用分步法铣磨直径大的反射镜或透镜凹球面时，磨轮按第一个公式确定倾角，玻璃毛坯铣出凹面的矢高为 A*\.NT M
h＝R-(R2-Y2)1/2……………………………………………………（2-4） ln6d<;
M5
式中h为矢高，R为要求的曲率半径，Y为玻璃毛坯铣出凹坑的半径。当中心区铣到整个计算深度以后，就可以测量这个尺寸（见图2.16）。这个尺寸是玻璃凹坑直径的二分之一。 F1yqxWHeo
改变的倾角不应使磨轮的重叠量增大，从而增大磨轮的直径，因为去除的玻璃量是按磨轮的直径的平方比增大的。 -Fe?R*-g
按SinA2公式，用重叠量a计算新的倾角。 F'21jy&
提示：新的倾角减去先前的倾角SinA1，总比第一次计算的倾角稍大些。金刚石磨轮垂直地进刀到玻璃内，直到磨轮到达被加工表面为止。最好先制作一块预定曲率半径的塑料样板来检查铣磨表面。 ,0!}7;j_c
8 定中心和磨边 lN Yt`xp
玻璃零件的定中心和磨边可在圆柱形磨边机上进行(见图2。17)玻璃毛坯的磨边应先用沥青胶把工件胶到车削好的黄铜夹头上，然后用螺旋固定到可旋转的亦可从机床上卸下的套筒上(有许多套筒可供选用)。当一块玻璃工件磨边时，另一块件可以在辅助工作台的夹头上胶结定中心(见图2.18)。沥青胶接重量配方：三份蜂蜡三份无色透明松香，二份地蜡(巴西可以代替地蜡)。 %xI p5h]
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图2.17带有可更换套筒夹头的斯德雷斯巴H－6型 ZpQ)IHA.
磨边机，如果夹具直径取工件直径的1/10 则玻璃毛坯可以磨到16in 2f L;-\!y(
磨边玻璃工件必须用手慢慢地进刀直到工件正好接触金刚石磨轮的外径为方止，同时必须检查磨轮同心度，决不允许磨轮在任何一端超出玻璃工件。正确的操作方法是使磨轮的一半宽度留在玻璃毛坯上而不出头。 glD u2a,Q
T{-CkHf9Q
图2.18当透镜在可靠的水平位置定中心时， U2W|:~KM
可在套筒夹头上装一只精密的千分表。 J| w>a
冷却液直接喷向玻璃块与旋转磨轮间，把分厘卡调到要求的直径公差内，启动自动进刀。用一支软铅笔在工件圆周上作出记号，以表明磨边情况，多次测量圆盘工具的直径。两次读数之差值就是磨边时已去除的数值。 ~x1$h#Cx'
定中心是完工的玻璃或晶体零件在磨边时所需要的一道工序。其目的是使每一个球面的曲率中心同轴，而且定心应开始以前，必须真正地使黄铜夹头的圆周边缘与转轴同心。当黄铜夹头装在铣磨机工作台的套筒上时，需要进行检查(见图2.18)。如果有大批零件要定心磨边，则应备有4只或辅助或更多只的黄铜夹头。一般情况下，车削和修整黄铜夹头是机械加工车间的工作，但有时这项工作亦须由光学技术来完成。如果光学车间里有小型车床，则黄铜夹装在套筒里就可以自行车修。另一种方法是采用劳厂WG铣磨机(见图2.19a和b)。 <eWf<
定心的另一种方是修整在套筒里的磨边夹头。夹头的边缘朝旋转的金刚石磨轮移动约0.1in进行修整。然后旋转钢夹头，用细锉刀和刮刀修去小台阶和纹，最后用600号碳化硅砂一下外圆，再用克罗塞斯(Cocells)布及软木条楷擦，使之光滑。操作时，主轴以最高速率旋转。由于金刚石磨轮的外边缘需用碳化硅磨块作修整，所以不会因单边负荷而导致损坏。 R\!2l |_
光学零件可以用几种方法定心。最常用的方法是将小的透镜零件放在平板上加热，并用白毛巾纸垫着，以防止抛光零件擦伤或过热(如果纸烧焦，表示温度太高)。下一步是将铜装于手柄螺旋上，再在本生灯的火苗中加热，夹头的四周和内端面慢慢地涂上软沥沥青胶的配方见P留孔稿53页)，粘上放在毛巾上透镜元件，并用深度游标卡测量透镜和夹头的相对位置，以校正中心。将铜夹头装在机床的套筒里，再在本生灯火苗中缓缓加热，使铜夹头四周的沥青胶溶化到透镜的表面上。有时还需在夹具和透镜间滴入一些沥青胶。 W:pIPDx1=!
#cI{Fe0h
图2.19劳厂手磨机上的吸盘式夹头(a.b两图分别 , s"^kFl
表示磨削夹头的外边和内边的装置)。 _ 9F9W{'
透镜夹头装在套筒里后，最后还要定中心。为此可在离透镜约9in处放一小光源，较里面的反射象和外面的反射象，如果两个象重叠而且不动，表示透镜已定心。再把透镜磨边到给定的直径。通常，象总是晃动的，则透镜必须在夹头上移动。当透镜以5rmin旋转时，缓缓地加热黄铜夹头，切不要过热，否则透镜可能掉落在机床的金属板者宜在粘上透镜的夹头下面放一块波纹状的橡皮垫)。在稳定的支架(文误为钢夹头－译者注)上放一块小木条，渐渐地用木条移动透镜，直到两个反射象慢慢地重合在一起为止。 H& -zZc4\
另一种更严格的定心方法是透镜需用辅助装置才能装夹到可拆卸的套筒上(见图2.2 )用这种装置夹的透镜处于水平位置，并在透镜边缘用一只读数为百分之一的百分表测量中心偏差。首先把透镜固定在铜夹头上，然后仔细地旋到可拆卸的套筒上，稍微加热夹头，侧向移动透镜，直到百分表上得到零读数为止，操作者必须经常移动透镜，透镜移动量为百分表总读差值的一半。 sBT2j~jhJ
rX2 .i7i,
图2.20一种大物镜定中心的特殊装置，并可同时检查中 u. F 9g
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心偏差(显然图2.18 r所示装置也可以采用) z7fp#>uw
另一种带有辅助装置的方法也经常用于透镜定中心。光线从具有可调光栏的显微镜灯反射后，经过套筒上的光孔投射出来，用一台低放大倍率的望远镜观察该投影象。若投影象在目镜视场中旋转，则侧向移动透镜，直到十字丝分划板上的投影象不动为止。这种方法适宜于直径小于8in以内的透镜定中心。铜夹头的尺寸约为透镜直径的7/10。 N 5lDS
还有一种定心方法是用一种筒形夹具夹紧的自动定心方法。用联邦德国斯德雷斯巴工厂和劳厂制造的两只筒形夹头（见图2.21a和b）牢固地夹紧透镜表面，实现自动定中心。表面曲率大的透镜要比表面平坦的透镜具有更精确的定心精度。 *Q
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图2.21 大量生产用的斯德雷斯巴70型机械定心磨边机特性： *RJG!t*t
机械定心冷却液自动循环、快速装夹，主轴手动进给 n{ar gI8wF
（也可以自动进给），适宜于直径小于6in的透镜磨边与倒角，
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内装有机械定心夹头的修整工具，夹头修整不需要从机床上 t -tg-<
拆下来。机床具有许多与劳厂的机械定心磨边机同样的特性。 c(xrP/yOwi
9 石膏上盘与沥青胶上盘 u04kF ^
棱镜通常用石膏上盘来加工角度平面。透镜零件根据透镜表面的曲率半径来确定用刚性模沥青胶粘结上盘还是用圆形平面模具沥青胶粘结上盘。 iP ->S\
现在考虑用一块圆玻璃毛坯来加工一块大棱镜。固定棱镜的玻璃圈必须足够厚，玻璃圈的中心孔直径比棱镜底面尺寸稍大些。在钻中心孔时圆玻璃坯应放在胶合板平面上，用钉子将两块薄木条钉在胶合板平面上构成一个直角。将玻璃圆盘放在机械工人所用的V型铁上定中心，并用金刚石划出记号。再把偏摆器装在钻床卡盘里，以便钻床工作时不再偏移。然后将玻璃圆盘放入V型槽（90°木条）。实际运转的偏摆器使中心钻处于划出刻线的中心上。带有循环冷却液的中心钻在钻床卡盘里定位以前，首先必须牢固夹紧装有玻璃圆盘的工作台。 Yg||{
玻璃圆盘用木片塞紧，启动中心钻（150r/min），缓慢地用较轻压力向玻璃进给。在玻璃翻面以前最好先钻入厚度的一半，然后再钻另外一面（确保玻璃圆盘靠着V型块）。因为一次定位直接钻通玻璃时，钻到底部会使底面破损。 4V)kx[j
钻出中心孔以后，玻璃圈的两面必须磨出大的倒角面。用三角锉刀和120号碳化硅磨料把几条槽锉成内圆槽。即使研磨整个组合体（用石膏将棱镜胶进玻璃圈），其底部亦应有一些浅的沟槽。棱镜和玻璃圈组合体如图2.22所示。 "R;U/+
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图2.22 为校正第二个45°反射角（与第一个45°互为余角）， &5B'nk"
将棱镜放在预制的玻璃圈内用石膏上盘 3u+T~g0^
为了制作石膏盘，首先在平模上涂上一层轻油，将棱镜贴紧模具表面，在棱镜上安放玻璃圈，牢固地把棱镜粘合剂到模具上，然后注入石膏混合液。棱镜安放到平模以前，必须涂以虫胶或软沥青胶（棱镜必须稍许加热），需涂面积包括已经细磨和抛光过的角度表面。图2.22表示正在抛光的直角棱镜的一个45°表面，涂虫胶或涂保护层的棱镜面是弦面和入射面的三分之一，箭头所示为自准直仪的平行光束。最后，被加工棱镜上的所有虫胶和沥青胶必须清除干净。 y51e%n$
下一步是混合石膏浆，并把它注入玻璃圈与棱镜间隙中。混合物由7份石膏和4份水（按重量）组成。将石膏搅拌几分钟，用手指研碎石膏块，在棱镜四周注入稠的石膏浆，用小舍形片捣实，使空气泡排出。硬水会使石膏硬化延缓，水太少石膏会太硬，使棱镜难以从玻璃圈里取下。 /
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用铜丝刷子刷去石膏约0.02in的深度时，用虫胶涂覆玻璃圈与棱镜，或把沥青胶滴进凹坑里。在检验以前，首先应清洁圈内所有的玻璃表面及石膏盘的底面，并用自准直法检查所有玻璃角度的大小。（见图7.2）。 z]_wjYn Z
对多只棱镜（3只或多到38只）的石膏盘，采用类似的方法上盘。先清洁表面稍凹的粗铣好的棱镜，用145号石英砂将所有的棱角倒边。有些光学车间在加热的棱镜上涂上虫胶或者把它们放入稀薄的热沥青胶中，然后放在金属丝网上干燥。 $9_xGfx}
石膏上盘时需用铜圈固紧棱镜，铜圈的高度至少应高出棱镜1in，再用一只比安装棱镜的石膏盘大些的铸铁平模。细磨和抛光时要用一只在上面或底部带有螺纹突子的铝盘作为驱动和握持用，并需要一些塑料容器来搅拌石膏等。 *a v<E
在石膏上盘过程中，将平盘用螺旋旋到竖直的立柱上，然后用甲醇或二甲苯清洁棱镜表面，再用剃须刀除去多余的虫胶或沥青胶。将已清洁的棱镜牢固地粘合到涂油的平模表面上。用玻璃辅助块填满所有空的区域，把铜圈放在平模上包围住棱镜。在平模上放几支火柴棒，使铜圈稍许高出棱镜。将成型的粘结剂长条放在铜环的周围，以防止液态石膏渗出。在棱镜四周低1/4in深度上撒上干净木屑，用一根大搅棒在大塑料容器里彻底地混合牙科石膏或Hydrocal，并用戴手套的手指研碎所有的石膏团块。于是大部分石膏流入空隙，而半流质石膏至少要超过棱镜顶点0.5in。将驱动用的铝平模埋入石膏盘，但决不可使铝模与棱镜接触。顶部用牢的胶带纸粘住，以防止铝模下陷。完工的石膏盘如图2.23所示。 B9jC?I |`
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图2.23 用于细磨抛光的棱镜石膏盘的制作法（注意在中心死点没有棱镜） @=}0`bE
细磨、抛光时用沥青胶上盘，一只镜盘上可安装3块或更多块零件。图2.24表示常用的镜盘上的零件排布。在特殊的铝模中浇铸沥青胶团，每次约浇50只或更多只，胶团将零件粘在铝模上。用冰冻方法（－10℃）可将胶团从凹槽中取出，放在加热到100℃的零件表面上（使沥青胶团加热到半流动状态）。被加工的零件表面湿贴到先用的模具上，加热了的铝球面粘结模沉到沥青胶层和玻璃零件上（见图2.25）。 rr],DGg+B]
支承镜盘的粘结模一般用铝制造，粘结模直径必须稍大于镜盘零件所形成的圆周直径。 "^})zf~_
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图2.24 用沥青胶团在球面粘结模上安装多个零件的镜片排列形式 FpmM63$VN[
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图2.25 将透镜压入球面模具的半流动的沥青胶中（通 +>6 iYUa
常用手扳压力机），沥青必须达到零件厚度的一半以上 |6sp/38#p
当沥青胶团与零件仍然热的时候，用一只小型手扳压力机把零件压入胶团。当沥青胶团稍扩展到大于零件厚度的1/3时，就用吸水海绵冷却热的铝粘结模。图2.25表示凸镜盘与凹镜盘。 $w`x vX
10 研磨抛光机 Tztu}t]N
细磨、抛光机床的运动部分包括旋转主轴和偏心摆动臂。根据情况，主轴上可以安装镜盘或磨模，偏心摆动臂横穿下面的主轴，驱动顶针。连接在偏心臂上的摆动顶针手柄可以调整到任意要求的动程和摆速，下面的主轴也可以调整到所需的转速。 U)] oO
原则上，当玻璃零件在模具上面加工时，加工的是一凹面；相反，当磨模在玻璃零件上面加工时，加工的是一凸面。抛光光学表面可以认为是超精研磨。 -P$PAg5"2
改变主轴的转速和放慢驱动顶针的摆臂速度可在一定范围内修改面形。另外一种方法是将工件（玻璃零件或组件）由顶部调到底部。图2.26表示旋转的下主轴和在偏心摆动臂上的驱动顶针。偏心摆动臂也可以作伸缩调节，但需注意两种可能的偏心臂位置。图2.27所示为R6Y-1型斯特雷斯巴抛光机，摆动臂底部具有随机调整装置（该装置可以调出任何往复动程）。同时也可以看到，气压夹具能防止抛光时驱动顶针从工件向上跳动。在抛修光圈时，机床上有许多调整量可供选用，操作者可以进行多种调节。他们在抛修透镜或其他零件时经常采用低主轴转速的手工抛光，而手工动程是没有重复性的。 @<hb6bo,N
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图2.26 R6Y-1型斯特雷斯巴四轴研磨、抛光机（图中所示为研磨状态） 'T*&'RQr
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图2.27 摆动臂随机调节的R6Y-1型斯特雷斯巴机床（注意旋转主轴、摆动臂和动程长度偏心的调整可能性，这种型号也有一种保持向下的空气压力筒） /|6N*>l)y
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图2.28 用于大批量生产的6AA型十轴斯特雷斯巴机床， 5}l[>lF
每一种零件使用一种泵循环抛光粉悬浮液 24 ' J
许多类似零件的大批量生产需要多头操作。图2.28表示抛光凹面或凸面的十轴机。输液管直径把抛光粉悬浮液输到每个主轴上，通过从顶轴到底轴许多不同的调整，工件可以获得各自不同的变化。反之亦然，驱动顶针可背向中心移动，当然主轴转速和偏心臂及其动程的任何变化将显著地影响所有的抛光效果。 6,8h]?u.
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图2.29 斯德雷斯巴（德雷珀型）6-AC型机床，为使工件在检验时翻转到垂直位置，机床带有翻转工作台，注意驱动轴能使装有大反射镜的工作台作逆时针翻转，60in的工作台转速为2～6r/min，该机床亦有磨边、倒角等功能 Cn34b_Sbd
对于很大的工件，例如天文反射镜，则需要大的抛光机（见图2.29）。该机器模仿著名科学家和作者汉里德雷珀（Henry Draper）（大约1860年）的设计。另一名著名光学技术人员理奇伟（Ritchey）为威尔逊（Wilson）天文台制造了一块100in反射镜，为了检验镜面而附加了工作台面的倾斜运动。在San Diego附近的帕拉马山天文台则由H.H.布朗（Brown）用类似的机床制造了200in的反射镜。这种斯特雷斯巴机床可以夹住60in的工件，并有许多附带的功能，可以磨边、倒边、钻孔，用凸轮跟踪机构和凸轮支承架可以加工曲面。因为小的抛光模可以对旋转的反射镜反转，在精密修整非球面时，可以采用横梁套筒机构。这样可以控制象散到最小的量值。这种机床有7ft10in高，7ft宽，10ft6in长（最大动程为3ft）。 \h/H#j ZJ
为了透镜的大批量生产，劳厂和许多其他公司研制出了金刚石高速精磨机（50号金刚石）。金刚石精磨表面在类似精磨机的机床上进行抛光，采用可以承受高速和高压的塑料抛光模。劳厂的PLM100型抛光机用聚氨酯抛光模抛光金刚石精磨（50号砂）表面，抛光时间取决于工件的直径为5～15分钟见霍恩H.H.Horne， Optical Production Technology（crane, Russak & co., Inc, New York. 1972）。 )0]'QLH
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沥青胶、胶合剂及虫胶的配方及出处： #4 <SAgq
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胶合用沥青胶： C _}]`[
1) 按重量比：三份无色透明松香、三份蜂蜡、二份地蜡。 Y.(PiuG$G
2) 按重量比：六份虫胶、三份纯柏油。 Uiw2oi&_
3) 按重量比：三份无色透明松香、三份蜂蜡。 K<3A1'_
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上盘用沥青胶或虫胶： L\J;J%fz.
1) 按重量比：5lb无色透明松香、5oz纯沥青加上同样体积的Agroshell（磨碎的胡桃壳或黄色的猪石）。 iH M%iUV
2) Hold-Tite上盘粘结胶：恩斯特，佐贝尔（Ernst-Zobel）公司。在275°F温度熔化。 D0-3eV -
3) 万能虫胶及其供应公司（Universal Shellac & Supply Co.）。供应三种等级：No.1（全年使用）；No.8（冬天等级）；No.16（夏天等级）。 zFfr. g;L
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抛光用沥青胶 Cv.C;H
格可兹（Gugolz）牌瑞士沥青，No.55、64、73、82及91。No.91为极硬。No.72用于手工抛光及大多数机器抛光，属中等软度。No.64用于抛光非球面，No.82用于热压成型的大曲率工件。来源：阿达尔夫默勒尔（Adolf Meller）公司。
