光學平麵零件包括棱鏡、平行平麵板、平麵反光鏡（jìng）、平晶、光楔、光盤片基（jī）、濾光片、波片、倍頻器等等。其大小（xiǎo）從φ1mm到φ1000mm,材（cái）料主要是光學玻璃,有時是光學晶體,為了達到高精（jīng）度與高效率,采用技術方法很多,有銑磨、精磨、研磨、拋光、分離器拋光（guāng）、環拋、水（shuǐ）中拋光、單（dān）點金（jīn）剛石飛切(SPDFC)、計（jì）算機機控製（zhì）小工具拋修(CCP) 、離子拋光等等。
從機理（lǐ）上考察,可以歸納為三類基本方法
1、範成法形成平麵
特點是依（yī）靠機床（chuáng）的精確運動形成平麵包絡（luò）麵,對機床精度要求高.如用筒狀金（jīn）剛（gāng）石磨輪（lún）銑磨平麵,按正弦公式當（dāng）α=0時（shí）,R=∞範成（chéng）了片麵(生產上為了排屑（xiè）排冷卻液方便, α 有一個小量（liàng）,表麵微凹)。單點金剛石飛（fēi）切也是依靠高速旋轉的軸與飛刀作直線運動的工作（zuò）台（tái）垂直而範成了平麵.工具（jù）與工件的加工接觸為線（xiàn）接觸。
2、輪廓複印法或母板複（fù）製（zhì）法
這種複製法與光柵複製法不一樣,在複製過程有磨削（xuē）研（yán）磨、拋光（guāng）過程。采用精磨模、拋光（guāng）模(固著磨料拋光模與柏油拋光磨)加工的均屬於這一類.工具與工（gōng）件的接觸為麵接觸。
3、小工（gōng）具修（xiū）磨法
計算機控製拋光(CCP)離（lí）子束拋光與手修屬於這一類,逐點拋修,邊檢邊修,精度可以很（hěn）高，對局部修正非（fēi）常方便.工具與工件的接觸（chù）為（wéi）點接觸。
(一) 、銑磨成型光學平麵元件（jiàn）
我國QM30、PM500、XM260研磨機直到NVG-750THD型雙軸超精（jīng）密平麵磨床（chuáng）等大型平麵銑磨機利用範成法原理高（gāo）效銑磨出平麵,而且可以（yǐ）采用適當的金（jīn）屬夾具,將角度修磨變為平行平麵的銑磨.機床磨輪軸與工件的平行度、軸向經向跳動影響棱鏡（jìng）的角度精度.銑磨成型是光學平（píng）麵元件毛胚加工的主要技術方法之一。
圖一就是PM500銑磨平麵的範成運動,圖二就是改進（jìn）的QM30銑削平麵的（de）範成運動。
圖（tú）三是大型的NVG-750THD型雙軸超精密平麵磨床。
圖三. 大型雙軸超精密平麵磨床
(二) 、光學平麵的磨削、研磨與拋光（guāng）
重點在於加工出高精度光學表麵麵型(N、△N),磨削、研磨與拋光的運動形式很多,但其特點是一（yī）樣的,光學平麵精度的獲得不主要依靠機床的（de）精度,而主要依靠母（mǔ）板的精度的傳遞,應該重點研究與把握三個機理（lǐ）。
1.輪廓複製法
2.母板的產（chǎn）生、保持與（yǔ）修複
3.三塊（kuài）平麵的對磨與修正
平麵精磨模要用金屬平磨來修磨,金屬（shǔ）平模就（jiù）是母板,低速環拋機（jī）的校（xiào）正板是母板,高速環拋機的聚氨酯拋光盤修正好後也成了母板.母（mǔ）板（bǎn）最原（yuán）始最基本獲得的辦法是三塊平模的對磨與相互修（xiū）正.研磨(精磨（mó）)與拋光過程就是母板的精度的（de）保持、破（pò）壞與修複過程.精磨（mó）模、聚氨酯拋光模（mó）與固體磨料拋光模接（jiē）近剛體（tǐ）,比較好滿足拋光（guāng）方程要求,所（suǒ）以母板麵型保持的時間長,適合高效（xiào）加工要求。柏油拋光模塑性大,不滿足拋光方程要（yào）求,柏（bǎi）油模在拋光過程一直處於破（pò）壞與修複過程,是古典拋光的特點,效率低,精（jīng）度高,並且表麵粗糙度好。
1、平麵的高速精磨與拋光
這是平麵的高效的加工的基本方法。例如,在JM030.3、三軸精密精磨拋光機床（chuáng）(φ300)與PLM400平麵精磨機(φ500)(圖4、圖5),采用高速高（gāo）壓（yā）、固著磨料精磨模、固著磨料拋光磨與（yǔ）聚氨酯（zhǐ）拋（pāo）光模等,並采用合理的（de）工藝參數(速度、壓力、工具大小、擺幅、供液（yè）量、液溫等),可以（yǐ）達到定時（shí）定光（guāng）圈定表麵質量的目的.精磨模與拋光模（mó）是工作母板（bǎn）,而合理的工藝參數（shù）修工作母板不（bú）容易破（pò）壞,因而（ér）可（kě）以較長時間保持麵型,維（wéi）持正常生產。
圖四.JM030.3三軸精磨拋光機（jī）
2、高速環（huán）型拋光法
HPM60、80、100及JP650型環型拋（pāo）光機的拋光盤直徑為600、800、1000及600mm.
工件可（kě）以（yǐ）為平麵（miàn）,也可（kě）以為棱鏡組合光膠鏡盤或金屬夾（jiá）具（jù）組合棱鏡鏡盤.由於HPM機型采用變頻調速,軟啟（qǐ）動（dòng）,軟停止,運動平穩,低噪音（yīn）使用更為方便。
這類機床的工作（zuò）原理也（yě）是母板複製法,要求底盤具有高的（de）平麵性,工作盤有（yǒu）時常修正環或分離器,主軸轉速高15-85rpm，通常用聚酸脂拋光片加拋光懸浮液（yè）拋光.顯然修好聚酸脂光盤的（de）平麵性是一個關鍵，可以用平（píng）麵金屬模來修正（zhèng）也可以用金屬修正環來修正，這種方法是中等精度的高效加工方法.
圖六（liù）a.JP560環拋機示意圖
圖6b.JP560環拋機
圖六c.HPM100環型平麵（miàn）研磨拋光機
3、低速環型拋光法
高精度的平麵(如（rú）平晶或薄型平麵)適合用低速環型拋光法。這種方法也是母板複製法,由於工作母板(柏油拋光盤（pán）)具有可塑性,是邊拋光邊修正的,校正板起保持與修正作用,而速度、壓力也（yě）起保持與修正作用.
⑴低速環（huán）拋法的原理
根據Preston拋（pāo）光方程.對工件平麵上任意一點M(x,y)(圖六)的拋光量h(x,y)為
h(x,y)=A∫T O P(x,y)V(x,y)dt
式中,P－M(x,y)點的瞬時壓（yā）強
V(x,y)－M(x,y)點的瞬時速度
T－加工時間
A－與加工過程有關的工藝係數
V－(x,y)作如下分析:
當推動平麵的著力（lì）點接近接觸麵（miàn）時，壓力（lì）也趨於均勻（yún），從（cóng）而獲得了均（jun1）勻（yún）拋光（磨損）的條件。
熱變形是精密（mì）加工時要關注的問題，由於（yú）拋光熱使平行平麵工件產生（shēng）厚（hòu）度方向的（de）溫度線性分布，用△t表示，設工件外經為D，厚度為d，工件材料的（de）熱膨脹係數為α，則平麵變成球麵（miàn）性變形，求麵（miàn）的矢高為h，則（zé）
h=D2α△t/8d
如工件材料采用微晶（jīng）玻璃或石英玻璃，則熱（rè）變形很小。
⑵低速環型（xíng）拋（pāo）光法的工藝參數及工藝裝備
以浙（zhè）江大學1984年機械部（bù）簽（qiān）定通過的RP-1000環型拋光機（jī）（圖七A），南京利生光學機（jī）械責任有限公司HPM150型環（huán）型機是（shì）低速環拋機（圖七B）為例討（tǎo）論（lùn）參數。
圖七a、RP-1000環型（xíng）拋光機（照片）
圖七b HPM150型環型拋光機
1 環型拋光模：拋光模環帶（dài）寬度通常為（wéi）拋（pāo）光模直徑的0.33～0.38,拋光模底盤用鋁合金製（zhì）成，在拋光機上通過端麵車削後即可製作柏油模，模層厚度10～10mm之間，拋光膠中通常加入K－17塑料粉，以增加韌性與穩定性，拋光模應加製（zhì）不通過中心的方格槽，拋光模通過車削或其他方法進行修整。如果采用玻璃或花崗（gǎng）岩（yán）作襯（chèn）底，則模層厚（hòu）度可以大大減薄。
2 校正板：可以用熔融石英、微晶玻璃，K4及K9玻璃製作，也有（yǒu）用金屬盤貼以玻璃（lí）來代替整塊玻璃製成校正板。校正板直（zhí）徑通常為拋（pāo）光模（mó）直徑的（de）1/2～2/3。
3 工件夾持器：可以用玻璃分離器，也可（kě）以用金屬貼以玻璃（lí）製成（chéng）工件夾持器。
4 轉速：主軸速度在精拋時為10～15cm/s之間，速度精度為1%，這時ω1 與ω2接近。
當然（rán），也可（kě）以在校正盤卡輪上加裝馬達，以驅動校正盤的旋轉，使ω2趨近（jìn）ω1。
5 拋（pāo）光液：采用點滴式加入氧化鈰拋光液，或采（cǎi）用浸沒式拋光，後者有利於溫度控製，最
好采用離子水，控製PH值。
6 溫度：室內溫度為23℃～25℃，最重要的是（shì）室內溫度梯度（空間）與溫度變化（時間）的控製，通常用局部（bù）自動（dòng）溫控在±0.05℃內。
7 校正板工件（工件夾持器）裝（zhuāng）禦器：我們設（shè）計了一台特殊的推車（chē），高度可以調整，
並帶有一組帶橡皮圈的滾柱，裝禦很發方便。
我國幾個主要單位的1m環拋機（jī）主要工藝參數對照表如表1所示（shì）。
表1 我國（guó）1m環（huán）拋機主要工藝參數對照表
| 單 位 | No.1 | No.2 | No.3 | No.4 | No.5 |
| 拋光模直徑
（米） |
1.0 | 1.09 | 1.1 | 1.0 | 1.0 |
| 拋光模表麵
不平度（dù）（mm） |
0.01 | 車後未測 | 0.005 | 0.03 | 0.01 |
| 拋光模轉動時
水平度（mm/m） |
未測 | 0.1～1 | 0.2～0.3 | 0.06 | 0.05 |
| 拋光（guāng）膠配方 | 0#（1∶3）
+10%K17 |
2#或1.75# | 1∶2
（玉門3號） +6%K17 |
1∶3.5
(獨山子) +3%K17 |
1∶3
(獨山子5#) +5%K17 |
| 拋光膠軟化點
（℃） |
70～80 | 80～85 | 80～85 | （針入度（dù）
11～12） |
|
| 拋光膠層厚度
（mm） |
17～18 | 12 | 7 | 15 | 16 |
| 主軸轉速（rpm） | 1～2 | 1～1.5 | 1 | 0.5～1 | 1 |
| 校（xiào）正板尺寸（材料） | ø590X78（K9） | ø630 | ø600X60 | ø500X80（K4） | ø500X70（K4） |
| 室溫（℃） | 夏26°，
冬23° |
21°22°
±0.5° |
25°～26° |
⑶K17的（de）作用
K17是塑料的商業牌號，就（jiù）是聚乙烯醇，呈粉末狀，色白。聚乙烯醇（chún）沒有一定的熔點，加熱時軟化，拉伸又重新結（jié）晶，有（yǒu）著明顯的纖維圈。溫度高於71±0.2℃時熱膨脹係數大，重複加熱出現滯後現象（xiàng），其變形率如圖（tú）所示。在拋光模中增加（jiā）韌性，提高切削性能；提（tí）高穩定性，低於60℃時，不會變形。拋光的工作溫度低於30℃～40℃，高於71℃時易變形。
⑷製膠與製（zhì）模工藝
180°配（pèi）膠，140℃保溫，100℃加K17（有的（de）單（dān）位70～80℃時加K17），40～50℃倒膠製模（底模預熱到40～50℃），自然冷卻、固化，車平開槽，一（yī）般為25X25，寬5，深4，（美國寬4，深6），50℃溫水（shuǐ）修模，用校正板與工（gōng）件夾持器修平，有時用工具（刮刀、砂輪）作局部修正。
⑸環型拋光法的優點
①、環型拋光（guāng）模比圓盤型拋光模的相對速度工均勻，光ω1→ω2時工件與拋光模之間相當於直線勻（yún）速運（yùn）動。
②、用校正板與（yǔ）夾（jiá）持器代替分離器，仍保持了分（fèn）離器的作用，當工件尺寸或形狀改變時，隻要（yào）改變夾持器即可，不必加工一個高精度（dù）平（píng）麵的大分離器。
③、允許在不停機、不取下校正板與夾（jiá）持（chí）器的（de）情況下進行（háng）檢驗或調換工作，維持連續拋光，有利於提高效率與溫度的平衡，保持拋光模的（de）平麵性。
④、拋（pāo）光模表麵各部分依次外（wài）露，使之散（sàn）熱容（róng）易。
⑤、拋光模露出的空間位置固定，易於實現自動拋光與自動加水。
4 分（fèn）離器拋光（guāng）法
在二軸杠杆式拋光機上用分離器拋光法（圖七A）實（shí）現高精加工平麵是比較簡便的方法。我們在YM015.2A型（xíng）二軸機上安裝了二個蟹（xiè）鉗式分離器擺架(圖七B),主軸1.5～20rpm,擺2～25rpm(變頻無極調速),拋光模鋁底模直徑為ø500,水盆ø530,分離器ø400,通常D拋=1.25D分.當（dāng）工件為ø150時,一隻分離器（qì）可以（yǐ）有三個分離孔，同時加工三塊（kuài）ø150平晶。為了操作方便，擺架應有抬（tái）起功能，推動分離器的（de）滾輪的著力點（diǎn）應在（zài）滾輪的下部。
