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                                                 （张泽渊编理）

    第二章  常用测试仪器

在光学生产中除了应用量具之外，还使用各种仪器对其加工质量进行测试。本章将介绍光学生产中最常用的几种仪器。

§2—l  测厚仪
测厚仪是生产工人、检验人员最常用的测量仪器。常用于测量透镜中心厚度、平面镜厚度等。
 
图2—1  测厚仪外形图
图2-1所示是JGL型测厚仪外形。件号1是仪器的立柱和底座由铸铁铸造而成。自然光或灯光通过照明窗照亮玻璃标尺。标尺4上刻有五十条刻线共５0毫米。件号3为测杆，件号6、7分别为上、下测头。标尺4与测杆连接在一起。测杆可在立柱的孔内上下移动。图2-2所示是光路图。标尺4上的刻线通过2观察物镜组3将刻线成象于分划板2上，分划板上刻有五十条等分刻线，格值为0.02毫米，总长是l毫米。分划板刻线通过目镜组放大2 6倍。从目镜中可读出标尺的粗分划值是毫米的整数部分，分划板上的细分划值为毫米的小数部分，使用时先将上、下两测头相接触，旋转下测头，使仪器处于零位(即标尺的零线与分划板上细分划的零位线相重合)。将被测零件置于上、下两测头之间，让上测头轻轻接触零件，从目镜中读出数字。必须指出的是：测量凸透镜一定要量到{zg}点，测量凹透镜必须量到{zd1}点。
 
图2-2  测厚仪光路图
JGL测厚仪主要技术参数如下：
仪器放大率52 ，出瞳距离l.2mm
物镜放大率2 ，出瞳直径５.3mm   
目镜放大率26 ，测量范围0～50mm
数值孔径0.12，最小格值0.02mm

§2－2  球径仪

球径仪是用来测量球面曲率半径的精密仪器。通常只允许测量已经抛光好的球面曲率半径。
一、球径仪的测量
大家在平面几何中已经学过，对于一个球缺来说，若已知底圆的半径r，从底面到顶点的矢高 ，那么此球缺的球面曲率半径 就可以通过几何关系计算出来。
 
图2—3  球缺图
图2-3中表示了球缺图，球缺是球体的一部分。O点是圆心，D是AB的中点， 是矢高，球面曲率半径 ，根据直角三角形OBD应满足 。
   
    化简后得： ＝         (2－1)
设直径 则     (2－2)
球径仪的载物面是由事先经过精密加工，直径一致的三个小钢球(件号2)组成的测量环。如图2-4所示，小钢球的半径为 ，被测透镜3放在由小钢球组成的环上，小球中心组成测量环的直径为 ，测杆l接触透镜的{zd1}点。将图2-4中的 和 代入公式2-2中，考虑到小球半径的影响可以得到球径仪的测量计算式：
　　             (2-3)
 
　　　　　 图２－４
 　l、测杆  2、小钢球   ３、被测件
注意测量凸面时取负号，测量凹面时取正号。
测量方法是，先测一次标准平面读数，再测待测球面读数，两次读数之差就是待测球面的矢高 ，将钢球测环的直径 值可从环上读出。代入公式(2-3)即可算出半径值尺。
根据误差分析，同一球面，当测量环的直径 越大时则测量误差越小。所以只要允许，尽量选用大直径的圈口。通常选用的测量圈口直径比被测件直径小5～10毫米即可。
二、球径仪的基本结构和技术参数
图2-5是JGJl型球径仪的外形图。测杆1位于测量环2的中央处。杆上装有一条0～30毫米的刻尺，格值为l毫米。测杆与阻尼器相连，阻尼器使测杆慢慢上升，测头轻轻接触被测表面不致损伤表面，测杆的刻度经显微物镜成象在分划面上。分划板有两块，一块刻有 毫米格值的固定分划板(如图2-6)，另一块是可转动分划板，其上刻有圆分划一百刻线，其边缘还刻有双线螺旋分划，它是用来提高定位精度的。
 
        图2－５ JGJ球径仪外形图
     
图２—６ 分划板刻度
刻度读数时，首先转动手轮，使可动分划板7上的双线螺旋线位于毫米刻度值的两边(如图2-6)，用固定分划板6上的 毫米标尺的0线作指标，读取毫米标尺3上的整数部分。图2-6上的毫米刻线12已过 毫米标尺的O线，而13未到O线； 毫米有小数部分从固定刻尺６上读出。图2-6上表示的已过二格未到三格,则此值应读作0.2； 和 毫米的小数部分利用圆分划板7上读出，以箭头为标记，从小往大方向读。图2-6是0.0323，将几部分读数加在一起，完整的读数是12.2323毫米。
仪器的主要技术参数：
玻璃刻尺总长度 0～30mm
刻尺格值         1mm
刻尺精度         ±0.001mm
目镜测微器最小格值0.001mm
物镜放大率      
目镜放大率      
测量范围        5～1200mm(凸面)
5～1200mm（凹面）
测量半径相对极限误差
20<R<550时±0.03%
R<20，R>550时±0.06%
测量力          100～200克
三、球径仪的正确使用与维护保养
球径仪是精密光学测量仪器，应该掌握正确的使用方法。
l、仪器应安放在一个牢固的工作台上，{zh0}是水泥防震工作台。   
2、仪器应处于恒温2 O℃下工作。若实在没有条件，应根据测试温度进行修正。
3、仪器使用前应调水平，并调整零位。
4、根据被测零件的直径选择测量环直径。一般测量环直径比零件直径小１0毫米左右。   
５、被测件必须经过抛光加工，这样才能减少钢球的磨损。
6、为了减少测量误差，测量次数不得少于三次，数值取算术平均值。
7、仪器使用完毕，将附件装入专用盒中，擦净，并涂以中性防护油脂。
    　　　　　　　
§2—3  比较测角仪
一、比较测角仪的原理
比较测角仪的原理如图2-７所示。
 
     图2—7  比较测角仪示意图
比较测角仪是由一个自准直前置镜和几个机械部件组件。件号l到件号5组成自准前置镜。灯泡照亮棱镜2，棱镜2和分划板4胶合、棱镜的胶合面上刻有“T”字形分划线。胶合面位于物镜5的焦面上，所以“T”分划线经物镜射出后成平行光束。标准棱镜6放在工作台7上，从前置镜射出的光经棱镜工作面反射后，光线沿原路返回，又会聚在物镜的焦面分划板上成条纹。分划板4的胶合面上刻有不动黑色十字架。在水平刻线上刻有六十条小等分线，分别列于中点的两侧。
测量时，先将标准直角棱镜置于工作台上，对准自准直前置镜，调节工作台使“T”字形亮线与不动黑十字线的中心及水平线相重合。然后取下标准棱镜，换上被测零件(图2-7中的虚线表示)。由于被测零件的9 0°角比标准棱镜大△α角，则反射后反射光线同原光线夹角为2△α角。反射光又会聚于物镜焦面的分划板4上呈现亮‘T”字象。此时该象与原来位置的偏移值可从分划板的黑分划线上读出。
一般自准前置镜分划板的刻线已考虑到反射光的偏差与角差的两倍关系，其刻线按两倍关系刻制，刻度上的数值就是角度误差值，但有的前置镜未考虑两倍关系，那么读出的偏差值应除以2。
二、比较测角仪的种类与选用
1、210°比较测角仪
仪器外形如图4—8所示。该仪器是由前置镜、底座、载物平台等部分组成。 自准直前置镜可绕轴转动210°，故称210°测角仪。由于其瞄准轴与载物台可以成各种角度，因此适应于光学生产中加工和测量各种角度棱镜。
 
        图2—8  210°测角仪
仪器主要技术数据：   
物镜焦距    视场3°23＇
目镜焦距    出瞳直径
分划板最小格值  30″
仪器使用前要进行校正，调校时将一块玻璃平板放在载物台上，把自准前置镜对准平板，调整载物台下的螺钉，直到转动载物台时自准象不动为止。此时表示载物台转轴与玻璃平板的工作面垂直。此后将自准象调到分划板十字中心。到此自准直前置镜的光轴已垂直载物台工作面。
2、45°比较测角仪
45°测角仪的结构原理与210°测角仪相似，所不同的仅是在于210°测角仪的前置镜可以绕轴转动，而45°测角仪的前置镜则固定不动。外形如图2－9所示。
 
图２—９　45°测角仪
仪器的主要数据：
物镜焦距
目镜焦距
聚光镜焦距 
视场  1°43＇
出瞳直径2.15毫米
分划板最小格值  １＇
4５°测角仪主要适用于测量棱镜90°角的偏差或光学平行差。仪器的物镜可在轴向调整。故使用前应进行校正。
具体调整的项目是：xx视差。在工作台上立放一块平面性很好的反光镜，调节物镜组，直到自准象与分划板上的刻线同样清晰为止。
瞄准轴与工作台面平等性调校:将90°角度样板的一直角面紧贴在工作台面上，另一面对准物镜，调整载物台下的螺钉，直到准象与分划板十字线相重合，这时瞄准镜光轴已与工作台平面相平行。
   
§2—4  平面激光干涉仪
平面激光干涉仪是专用测量单一或成盘零件(平面或棱镜)的面形误差和平行板玻璃的平行差。它是一种精密光学仪器。
一、基本原理
图2-10为大口径平面激光干涉仪的原理图。氦氖激光管发出波长为6328埃激光光束照明物镜3焦面上的光栏l，光束透过半透射平面镜2并从物镜射出，光束成平行光S，4是标准平面样板，5是被测零件。A、Q分别是标准样板的基准面和被测零件的被测面。S光在A和Q上进行反射。这两束反射光又顺原路返回，经反射平面镜反射后在6处产生干涉。眼睛在6处就可看见两束光的干涉条纹，从而可以判断被测平面的平形误差。
 
图２－１０　平面激光干涉原理图
二、简单构造
物镜3是一非球透镜，直径220毫米。凸面是球面，曲率半径是259毫米，另一面是非球面，以致达到理想的象质。标准平面镜直径200毫米。平面A是基准平面，经过十分精细加工，平面度达 ～ 。为了xx来自工作面的有害反射光，往往将标准样板4制成楔形镜。本仪器可测量{zd0}零件直径为210毫米，厚度在100毫米以下。
整个光学系统安装在一个铸铁的大壳体内而形成整体。利用调节螺钉7调节仪器本体，以便改变空气层间的楔角大小，从而改变干涉图样的干涉条纹密度。
平面激光干涉仪的观察点6处可用目镜测微器供肉眼观察或用照相机拍摄干涉图样以进行客观评定。   
三、使用与保护   
平面激光干涉仪属于高精度测量仪器，应安置在备有恒温控制的空调测量室中，室温应控制在
2０℃±１。{zh0}安放于专用防震水泥工作台上，测量室空气无对流。工作时无关人员不应入内。
使用时将被测零件放在仪器工作台上，被测面应面对基准面A。打开氦氖激光管，调整调节螺钉7，使干涉条纹在视场中仅出现3～５条。如果被测面加工得十分理想，则干涉条纹呈现直线；反之条纹呈现弯曲状。
测量高精度平面时，可用照相机摄下干涉条纹，然后放大后可客观测量评定。照相时为了减少有害的杂散光，使干涉图样清晰，在零件的背面涂上稀释过的甘油。
    　　
§  2—５ 刀口仪简介
刀口仪是利用阴影检验法对光学零件的面形误差或光学系统的象作定量测量的一种灵敏度极高的仪器。  
一、阴影法原理
从几何光学的观点看，一束通过球心的光线经过球面反射后，仍会聚于球心上。因此若在球心上放置一点光源，理想球面反射后的光线仍会聚于球心。如果观察者位于球心附近，就能接收到全部光束。所见的出瞳象就如一个明亮的圆盘。如将一片锋利的刀口放于球心前，球心和球心后这样三个位置上，刀口自右向左切入，在没有刀口时观察到是一明亮圆盘，当刀口位于位置2切入，正切在会聚点球心O上时，观察到的明亮圆盘突然变暗，刀口未切到O点或超过O点，不是明亮就是黑暗。当刀口刚切在O点，要遮断而又未遮完光束之时，观察到的光瞳有明有暗，形成一个明暗亮度均匀分布的图形，如图2-11中的阴影图2所示。
 
　　　  图２－11  阴影法原理图
若刀口在位置l切入，那么阴影图的右半先黑，阴影移动方向与切入方向相同，若刀口在位置3切入，出瞳左半先黑，阴影移动方向与切入方向相反。(见阴影图3)测量时刀口位置一定要调在O点，即位置2方向切入，这样才能灵敏地看出阴影图的变化。
阴影检验法的实质就是：根据观察到的阴影图来判断实际波面对于理想球面波的偏差情况，可发现被测物的缺陷部分和缺陷程度。
图２－12表示一
个有缺陷球面用阴影法
的测量情况。AB为被
测球面反射镜。在局部
abc处有一小凸起，其
余均为理想球面。在球
心O点放上一点光源，
则从O点射到AB球面
上的光线只有Aa，CB
段及b点处光线顺原
路返回聚于O点。若
刀口自右向左切入，
并在O点后观察，可
见Aa、CB和b点的
反回光线被切割而呈
现均匀暗色。ab部分
光线未被切进进入眼
睛呈亮区，而BC部分
反射光全部被切去呈
黑暗区。如图2-12所
示。于是根据阴影图就  图2—12　阴影法测量图
可以知道被测零件的面形缺陷位置和缺陷的程度。
二、阴影法的特点
１、阴影法的设备简单，通用性强。用一个刀口仪就可以检验各种不同曲率的球面及非球面。
2、检验精度高，可以容易地检验 的波面误差。
3、非接触测量，可保持零件表面粗糙度。
4、检验速度快，但检验者需有熟练技巧，丰富的经验。
５、有利于资料积累。可以用照相法将加工过程中出现的误差和{zh1}鉴定结论摄成照片长期保存。
三、刀口仪简易结构   
刀口仪的简易结构示意图如图2-13所示。总体可分为三大部分：Ⅰ镜管部分、Ⅱ立柱部分、Ⅲ底座部分。
 
 　 图２－13  刀口仪简介
镜管中有一个6伏15瓦的灯泡作光源。灯泡可上、下、左、右调整，以确保其位于光轴上。聚光镜由两种双胶透镜组成，焦距48.5毫米，相对孔距l：2。聚光镜可左、右调整，以保证将光聚在星点孔上(或狭缝上)。光栏片上有星点孔，它是用针在锡泊片上扎出的小孔，直径约是0．03毫米，立柱可借助螺母调节镜管升降，有粗细调节之分。镜管升降范围是70毫米。底座上有拖板，可使立柱连同镜管纵横移动l５毫米。测微手轮的格值是0.01毫米。底座下有三个调平螺钉，供调水平用。                                                                                        
四、刀口仪的用途
1、可以灵敏地确定会聚球面波的球心位置，故用于测量大半径凹球面的曲率半径和长焦距正透镜的顶焦距。
2、可发现波面很小的局部误差和带区误差，故用于测量凹球面、平面和非球面的面形误差。
３、对光学零件和光学系统的象差(球差、象散)作定性和定量测定。
4、加上不同颜色的滤光片或单色光源，可对透镜和其它系统的色差作定性测定。
5、光学玻璃的光学均匀性、条纹、应力的检验。

表2—1  WS—4型刀口仪主要技术数据 
序号 名      称 数      值 单位
1 星点孔直径 0.03 0.06  0.08 0.02  0.50     1.00 
毫米
2 狭缝宽度 0.55  0.15 毫米
3 刀口和狭缝距离       2 毫米
4 刀口和星点孔距离       3 毫米
5 聚光镜焦距      48.5 毫米
6 聚光镜相对孔距      1:2 毫米
7 粗调升降范围      70 毫米
8 微调升降范围      15 毫米
9 纵向移动量      15 毫米
10 横向移动量      15 毫米
11 纵向和横向测微手轮格值      0.01 毫米
习     题

1、测厚仪使用步骤及光学加工中的用途是什么？
2、这样维护保养测试仪器？
3、比较测角仪能否直接测出零件的角度值？为什么？它有什么用途？
4、阴影法测量的特点是什么？

第三章 粗磨 铣磨加工

光学零件的毛坯，加工成透明的光学表面，无论是采用散粒磨料还是固着磨料加工，均需要三大基本工序—粗磨、精磨和抛光。
粗磨是将块料或型料毛坯加工成具有一定几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的工序。
粗磨的方式，根据生产批量和加工条件的不同，可以选择散粒磨料手工操作；也可采用固着的金刚石磨具，在铣磨机上进行自动或半自动的机械加工。后者具有加工周期短，机械化程度高，磨具磨损低，加工质量好等优点。因此，金刚石磨具的铣削加工已逐渐代替散粒磨料的粗磨。

        §3—1  研磨的本质落                         
一、散粒磨料的研磨
散粒磨料的研磨，是指用磨料加水配成的悬浮液对玻璃进行加工。
散粒磨料研磨加工的示意图见图3-1所示。
分布在磨盘1和工件2之间的磨料颗粒3，借助磨盘的方向力和磨盘与工件的相对运动，首先使玻璃表面形成交错的裂纹，其裂纹角大约是90°～150°，然后磨料继续滚动，再加上水渗入裂纹的水解作用，就加剧了玻璃的破碎，由于切向冲击力的作用，磨料将玻璃进行微量破碎，形成破坏层 ，它由凸凹层 和裂纹层 组成。凸凹层的高度大约是磨粒平均尺寸的1/4～1/3，裂纹层 的深度比凸凹层 约大1～3倍。
下面分析研磨过程中受力情况。在图3-1（ ）中，磨料在某一瞬间，上端顶在磨具上，下端作用在玻璃上， 力的作用线为 。作用力 分解成水平力 和垂直力 。
在图3-1（ ）中，磨粒给予玻璃的力 的作用方向与相对速度 的方向垂直，因此不可能为磨掉玻璃而作功；但是 力能保证磨具、磨粒和玻璃之间的接触，并会引起玻璃表面出现裂纹和磨具的弹性变形。
 
图3—1  散粒磨料研磨
1—磨具；2—玻璃；3—磨粒
磨粒给玻璃的作用力的分力 的方向与玻璃宏观相切，并与相对速度 的方向相反。分力 能引起玻璃表面凸凹层的顶部被磨掉及磨具表面的磨损。另外,每个磨粒所受的 力和 力构成两个力偶，其合力偶使磨粒滚动，这时产生的冲击力，不仅使玻璃表层被去除，而且大颗粒磨粒可能被破碎，于是，又有另外的磨粒重复上述过程。如图3-2所示。
在图3-2中，磨料在滚动过程中，由于冲击作用，玻璃表面的凸出部分被敲掉，这时则会引起磨粒的滑动或磨粒处于大的凹陷处而不起作用。在研磨过程中，仅有15%的磨粒在起研磨玻璃的作用，其余的磨粒不参与有效研磨，它们可能被水冲走，或者相互磨碎，{zh1}与玻璃碎屑混在一起被水冲走。
 
图3—2  磨料破坏玻璃的过程
             1一磨具；2一玻璃；3一磨粒
在研磨过程中，玻璃表面产生划痕的原因主要有两点：其一，有个别的磨粒长时间粘固在磨具上，相当于一把刀在玻璃表面滑动，则会产生划痕；其二，若有5%以上的磨粒尺寸，大于基本尺寸的3倍时，它们在玻璃表面滑动或滚动留下的痕迹很深，不易被正常尺寸的磨粒去掉。通常磨粒的{zd0}尺寸与最小尺寸的比为2：1。一般研磨表面的凸凹层厚度与磨粒尺寸有关，所以磨粒愈小，表面粗糙度愈小。
研磨过程的化学作用，主要是水参与了玻璃表层的水解反应，在裂纹缝隙中形成硅酸凝胶膜，硅酸凝胶膜的体积膨胀，使玻璃裂缝加深变宽，促进了玻璃碎屑的脱落。
由此可见，研磨的过程主要是尖硬的磨料颗粒对玻璃表面破坏的过程。水解作用虽然起一定作用，但这是次要的。
二、固着磨料的研磨
铣削加工，是采用固着磨料的金刚石磨具研磨玻璃，它与金属的加工很相似。在磨具表面上固着的金刚石磨粒，具有锋利的棱角，就象用扁铲（錾子）錾削铸铁那样，又象车刀进行切削加工。如图3-3所示。
 
 图3—3 固着蘑料的研磨     图3—4 玻璃的破碎情况
在铣削加工中，磨具和工件的相对运动产生的切削力 可分解成水平分力 和垂直分力 。在垂直分力 的作用下，磨粒进入玻璃的深处破坏玻璃，形成互相交错的锥形裂纹，裂纹角度大约为155 ,它的大小不随玻璃牌号和磨料种类而改变。裂纹角的宽度比磨粒宽度大，当金刚石棱尖深入玻璃时，将玻璃劈出碎片而脱落。玻璃破碎情况如图3-4所示。
磨具的主要运动是旋转运动，但还存在工件与磨具的振动位移，致使划痕边缘不整齐，并且方向紊乱。由于玻璃是典型的脆性材料，因此，磨具磨削的结果使玻璃表面出现起伏的凸凹层 。加工产生的破坏层 ，是由凸凹层 和裂纹层 构成。磨具给予玻璃的水平分力 与加工表面平行，它与玻璃相对磨具的速度 方向成180 角。 实际上是切削力，因此，切削玻璃和产生热量所消耗的功与 大小成正比。
在铣削过程中，玻璃表面和结合剂基体之间有一定间隙，以保证充分供应冷却液，并避免结合剂与玻璃产生有害的摩擦。磨粒与玻璃相互作用的部分，不超过磨粒{zd0}尺寸的三分之一。
随着磨具使用时间的增加，固着磨粒变钝，切削力增加，磨粒从结合剂中脱落，相邻的新颗粒开始起作用，这样的研磨过程反复继续下去，使玻璃表层不断被去除。
在光学工艺中，采用固着的金刚石磨具加工玻璃，是提高生产效率xxx的加工方法。用固着磨料研磨玻璃效率高的原因是：
(1)固着的磨粒象无数把车刀，在玻璃加工表面留下相互交叉的、不间断的划痕。
(2)固着磨粒只作用于玻璃表面，直到表面破坏，而不参与它们之间的互相磨碎。
(3)磨具的工作压力，仅仅作用于突出的为数不多的颗粒上，因此磨粒受力很大。
(4)切削速度很高，达到15～25m／s。
(5)磨粒尺寸不均匀对研磨影响不大， 因为参加有效研磨的只是从结合剂中突出的颗粒棱尖部分。
(6)冷却液充分供给，可以及时将玻璃碎屑和热量带走。
(7)在采用较大粒度的磨料时，可用小的进给量，则表面上会形成小的微观不平度。
因此，对于同样粒度的磨料，采用散粒研磨和铣磨，其表面质量不一样，铣磨比散粒研磨的砂面要细。当磨轮粒度为 ～ 时，其铣磨表面的凸凹层为 ，相当180 ～240 散粒磨料研磨的砂面。
  由于固着磨料加工具有效率高等一系列优点，再加上人造金刚石的普及，因此，金刚石固着磨具不仅用于研磨辅助表面和玻璃的粗加工，而且广泛用于高速精磨中，并开始试验用固着磨料抛光玻璃。
                   
       §3—2 磨料和磨具
一、 磨料
(一)  种类
研磨光学玻璃所用的磨料有xx磨料和人造磨料两大类。主要的xx磨料有金刚石 ( )，刚玉( )和金刚砂(主要成分也是氧化铝，但含量低于60％)等。常用的人造磨料有人造金刚石，人造刚玉，人造碳化硅( )和碳化硼( )等。
  在粗磨中，使用最多、效率{zg}的磨料是碳化硅(俗称金刚砂)。其莫氏硬度为9.5～9.75。
  精磨中最常用的磨料是刚玉，莫氏硬度为9，尤其是人造刚玉，价格便宜，使用广泛。
  金刚石的硬度{zg}，莫氏硬度为10，它多以固着磨具的形式用于研磨和其它工序中。
  碳化硼的硬度仅次于金刚石，它适用于精磨。
表3—1  一些主要国家金刚石粒度表示法   
中国 美国、日本 苏联 西德、瑞士
粒度号 尺寸范围(μm) 粒度号 平均尺寸(μm) 粒度号 尺寸范围(μm) 粒度号 尺寸范围(μm)
46
60
70
80
100
120
150
180
240
280
W40
W28
W20
W14
W10
W7
W5
W3.5
W2.5
W1.5
W 1
W0.5 400～315
315～250
250～200
200～160
160～125
125～100
100～80
80～63
63～50
50～40
40～28
28～20
20～14
14～10
10～7
7～5
5～3.5
3.5～2.5
2.5～1.5
1. 5～1
1～0.5
<0.5 36
46
54
60
70
80
90
100
125
150
220
240
280
320
400
600
700
1000
1500
2000
3000
 600
424
360
320
250
220
180
140
120
95
70
60
50
42
38
30
22
15
10
7
5
 A50
A40
A32
A25
A20
A16
A12
A10
A8
A6
A5
A4
AM40
AM28
AM20
AM14
AM10
AM7
AM5
AM3
AM1
 630～500
500～400
400～315
315～250
250～200
200～160
160～125
125～100
100～80
80～63
63～50
50～40
40～28
28～20
20～14
14～10
10～7
7～5
5～3
3～1
<1 D500
D350
D250
D150
D100
D70
D50
D30
D15
D7
D3
 400～600
300～400
200～300
120～200
80～120
60～80
38～60
18～38
9～18
5～9
2～5

(二)粒度
磨料的粒度是以颗粒的大小分类的。我国的磨料粒度号规定：对用筛选法获得的磨料，粒度号用一英寸长度上有多少个筛孔数来命名的。如 粒度是指一英寸长度上有60个孔，依次类推。而用“Wxx”表示的微粉粒度，是用水选法分级的，其粒度号表示磨料的实际尺寸，如W20，表示该号微粉主要组成的颗度上限尺寸为20 。
一些主要国家金刚石粒度表示法如上表3-1所示。
二、磨具
目前，在粗磨工序中，通常采用的磨具有两种。一种是普通磨料制成的砂轮，另一种是用结合剂固着的金刚石磨具。由于金刚石磨具使用寿命长，生产效率高，它已成为粗磨机械化加工的主要工具。因此，深入了解、正确选择、合理使用金刚石磨具，对提高生产效率和改善加工质量具有重要意义。
(一)  金刚石磨具的结构
金刚石磨具通常是由金刚石层、过渡层和基体三部分构成，如图3-5所示。
1. 金刚石层
它是金刚石磨具的工作部分，由金刚石颗粒和结合剂组成。因为金刚石是一种稀有昂贵的材料，所以金刚石磨具只在金刚石层内含有金刚石。金刚石层的厚度，主要根据工件的磨削余量和磨削深度而定，粗磨铣磨机上用的磨轮，金刚石层厚度一般在2～3mm左右。          
 

图3—5金刚石磨具的结构  
          1一基体  2—过度层  3—金刚石层
2.过渡层
只含有结合剂，对金刚石层和基体之间起着连接固定作用。过渡层厚一般为1～2mm。
  3．基体
用于承载金刚石层和过渡层，并在磨具使用时，牢固地将其固定在机床磨头轴上。一般金属结合剂的锯片和磨轮选用钢作基体，树脂结合剂磨轮选用铝、铜或电木等作基体。
(二)金刚石磨具特性标志
金刚石磨具的特性由下述参数表示：金刚石种类(xx的和人造的，分别用JT和JR表示)、粒度、硬度、浓度、结合剂种类和磨具形状尺寸等。金刚石磨具的特性标志及书写顺序如下：
  (1)磨料：代号为JT，JR-1，JR-2，JR-3；
  (2)粒度：常用80 ～W5；
  (3)硬度：常用Z(中)，ZY(中硬)，Y(硬)；
  (4)浓度：常用25％，50％，75％，100％；
  (5)结合剂：树脂结合剂(S)，青铜结合剂(Q)，陶瓷结合剂(A)，电镀结合剂(D)；
  (6)形状：平行轮(P)，薄片轮(PB)，杯形轮(B)，碗形一号轮(BW )， 碗形二号轮(BW )，碟形一号轮(D )，碟形二号轮(D )，  单面凹轮 (PDA)，双面凹轮(PSA)，筒形轮(NP、NH)，切割轮(PBG)等；
  (7)外径：代号D；
  (8)厚度：代号H；
  (9)孔径：代号d；
  (10)金刚石层环厚：代号b；
  (11)金刚石层层厚：代号h；
  (12)金刚石角度：代号 。
(三)金刚石磨具特性参数的选择
1、粒度
金刚石磨具的粒度对磨削效率和表面粗糙度的影响正好相反，粒度越细，工件表面粗糙度愈小，则效率越低。粒度对表面粗糙度的影响近似成直线关系。选择粒度的原则是：在保证工件粗糙度要求的前提下，尽可能采用粒度粗的磨轮加工，以提高磨削效率。但是，在浓度一定的情况下，粒度越大，粒数越少，每个颗粒上受到的压力加大，则造成磨具磨耗增大。—般铣磨用的磨具粒度，范围在 。 
  金刚石粒度和浓度对加工表面粗糙度的影响见表3-2所示。
表3—2金刚石粒度和浓度对粗糙度的影响
粒   度尺寸范围（μm） 金刚石浓度 % 表面每1
磨粒数目 切削深度（mm） 不平度的平均高度（μm）
63～50
100～80
125～100
125～100
1601～25
160～125 50
50
70
50
100
50 84
33
27
21
21
13 0.010
0.011
0.024
0.024
0.028
0.028 2.0
3.3
4.1
6.1
6.2
7.9
 
 2、结合剂
  结合剂是把金刚石颗粒固结于磨具基体上的物质。结合剂对磨具的使用寿命和磨削能力影响很大。因此，合理地选择结合剂，对提高生产率和零件表面质量是很重要的。
  目前，国内外使用的结合剂共有四大类。耐磨性由弱到强的顺序为：树脂结合剂，陶瓷 结合剂，金属结合剂和电镀结合剂。金属结合剂又分为铜基、硬质合金基和铁基三种。
一些主要国家结合剂代号对照表3-3所示。
表3—3一些主要国家结合剂代号对照表
代
号
 中国 美国 苏联 日本 英国 西德 瑞士
树脂结合剂
金属结合剂
陶瓷结合剂
电镀结合剂 S
Q
A
D B
M
V
PL B
M
K R
M
V R
M
V
 K
B1
V
S KS
BZ
V
F

  目前国内生产的金刚石磨具有：
  (1)  青铜结合剂
  青铜结合剂的磨具结合力强，耐磨性好，磨耗小，使用寿命长，可以承受较大的载荷磨削。但是，金属结合剂磨具成本高，本身自锐性稍差，钝化的金刚石颗粒不能及时脱落，磨削过程中不便充分冷却，易堵塞发热，有时需修整。
  青铜结合剂磨具使用很广泛。通常用于开料锯片、磨外圆的平形磨轮、铣磨平面、球面的金刚石磨轮以及高速精磨磨具等。
  (2)电镀结合剂
  电镀金刚石磨具是用电沉积金属的方法，把金刚石颗粒“嵌接”在基体表面上。通常磨具表面只有一层金刚石颗粒，如图3-6所示。    
这种磨具结合力很强，磨削效率高。电镀磨具与同一浓度的压制磨具相比，有近10倍的金刚石颗粒参加磨削。金属结合剂的压制磨具，表面工作层仅有5％～10％的磨粒构成磨削刃。另外，电镀结合剂的镍结合层与工件之间并不接触，因此磨具的寿命长，直到金刚石颗粒被磨损到镍结合层为止。由于磨具的镍结合层与工件不接触，摩擦力小，为高速磨削提供可能。磨具磨损后，可用重新镀制的方法使其复新，磨具不必报废。由于磨轮具有开放式结构，所以冷却液可以连续地与金刚石切削点充分接触，从而避免金刚石颗粒由于过热而引起碳化。
 

图3—6  电镀金刚石磨具    
它的缺点，一是磨具在使用末期，磨损至基底时，为防止突然发生卡死现象，必须采用监控表；二是金刚石磨损时性能会发生变化。另外，因受电镀层的限制，金刚石层不能太厚。因此，电镀结合剂磨具，目前仅用于制作特小、特薄和其他特殊形状的磨具，如套料筒、内圆切割锯片等。但由于电镀金刚石磨具独特的优点，它具有广泛的发展前景。 
   （3） 树脂结合剂
树脂结合剂的磨具，加工的表面粗糙度小，磨削中不易堵塞，容易修整，但其结合力小，耐磨性差，不适合于大负荷磨削。树脂结合剂磨具多用于精磨。
   （4） 陶瓷结合剂
 陶瓷结合剂的金刚石磨具耐磨性强，磨削中不易堵塞和发热。耐磨性和磨削效率介于树脂结合剂和金属结合剂之间。同时，具有良好的耐热性、化学稳定性和耐水性，它不怕腐蚀和潮湿。因此，可以使用任何一种冷却液。但是由于这种磨具的脆性大，在光学加工中应用很少。
    3 、硬度
  磨轮的硬度是指磨具表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。磨粒易脱落则磨具软，反之则硬。
磨轮硬度的选择，对磨削效率、加工质量和磨具寿命影响很大。若磨具硬度过高，则结合剂把已经磨钝而失去磨削能力的磨粒牢牢把持住而不让其脱落，这样会造成磨具与工件之间摩擦力增大，发热量大，严重时会使零件炸裂。同时，硬度过高将大大降低磨削效率和表面质量。相反，磨具硬度过低，磨粒还在锋利时候就会掉下来，这样不但会影响效率，而且还造成磨具不应有的损耗。
 磨具硬度等级由软到硬分为超软(CR)，软(R)，中软(ZR)， 中(Z)  ，中硬 (ZY)，硬(Y)和超硬(CY)。   
玻璃材料较软时，磨轮硬度可选择硬些；工件加工面积大，磨具硬度可选软些。   
4 、浓度
金刚石磨具的浓度，是指在磨具金刚石层内每立方厘米的体积内含有金刚石的重量。规定每立方厘米中含有4.4克拉金刚石作为100％浓度。“克拉”是金刚石重量的计量单位，1克拉=0.2g。浓度为50％，其金刚石含量为2.2克拉／cm 。
 若浓度过高，结合剂相对减少，这样对金刚石颗粒的把持力减弱，使磨粒有过早脱落的可能，不能充分发挥磨料的磨削作用。若浓度过低，使磨轮表面金刚石颗粒减少，作用在每颗磨粒上的切削力相应增大，也有促使磨粒过早脱落的可能。

§3—3铣磨加工原理

在铣磨机上，采用金刚石磨具成型加工玻璃的工序，称作粗磨的铣削加工，又称范成法加工。所谓范成法是利用磨轮刃口轨迹包络面成形球面的方法。
一、球面铣削原理
球面铣削加工原理如图3-7所示。金刚石磨轮刃口通过工件顶点，磨轮轴线和工件轴线相交于O点，并且两轴夹角为α，磨具绕自身轴高速旋转，工件绕自身轴低速转动，这种运动轨迹的包络面就形成球面。
 
图3—7  球面铣削加工原理
铣削加工的磨具中径一般为铣磨透镜直径的四分之三。当透镜表面特别陡峭时，例如，在加工超半球的工作时，对磨头中径的要求很严格；而球面曲率半径较大或加工平面零件时，对磨具中径要求相对地说来就不那么严格，只要超过透镜直径的一半就可以了。
球面半径的大小与两轴的夹角α有关。当磨具选定后，中径 和端面圆弧半径 为定值。调节不同的α角，即可加工不同曲率半径 的球面。其 与α的关系式如下：
        (3-1)
         (3-2)
（一）铣磨机结构及其调整
 
图3—8  是YG367卧式铣磨机的传动系统
    1、透镜铣磨机的基本结构
不管任何种类的透镜铣磨机，其基本结构总可划分为几大部分：①磨头部分；②工件轴部分；③进退刀部分（切削送进）；④倒边部分等。
部件Ⅰ为磨头部分，它是由磨头电机、皮带轮和磨头轴组成。这是高速轴，转速较高很高（8500转/分～11000转/分）以保证磨轮有较高的线速度，磨头轴的精度很高。其径向和轴向跳动量均在0.02mm以下，转动的平稳是磨头轴必要的特点之一。磨头主轴与磨轮一般都要经过动平衡。整个磨头架可以在水平面内转动，以便与工件轴夹成一个α角达到改变零件曲率半径的目的。部件Ⅱ是工件轴，它是由一个电机、蜗轮辐和主轴所组成。整个工件轴部件可在轴向移动以便实现磨削送进，工件轴又可在轴套内前后微量移动，以便装夹工件。工件轴是低速轴，工件的低速旋转实质是工件的磨削送进运动。部件Ⅲ是进退刀（切削送进机构）部分，它是由马达、蜗轮辐和丝杆组成。工作时，马达通过皮带、蜗杆使工件轴套可左右移动，当主轴套碰到左右限位开关时，马达就停止转动。主轴纵向进给速度（力）是通过调节进给手柄拉簧的拉力大小来实现的，加工透镜越大，则弹簧拉力越大。弹簧拉力可通过拉杆上的蝶形螺母调整。部件Ⅳ是倒边机构，由1个电机和倒边磨头轴组成，倒边转速ν=7000转/分。相应的调节倒边磨轮轴对应工件轴上零件的上下、角度位置、在铣磨球面的过程中同时完成倒边。
2、机床的调整
一台投入使用的新铣磨机，首先应检查磨头轴和工件轴的径向跳动和轴向跳动是否符合产品出厂标准；其次应检查工件轴与磨头轴是否在同一平面内。卧式机床应在同一平面内（亦称等高），立式机床应在同一垂直面内。若两轴不在同一平面内则通过调节偏心套筒或垫铁等办法必须校正好。
对于磨轮轴的工件轴不在同一水平上时，从加工出的零件刀痕可以判断出那个轴偏高以便于调整，如图3-9????????所示。
 
    a.凸面正确  b.凸面高速轴过低  c.凸面高速轴过高
    d．凹面正确  e.凹面高速轴过低  f.凹面高速轴过高
           图3—9  两个轴不等高时刀痕的情况
在加工零件时应进行的调整：
    (1)角度调整。  根据选用的金刚石磨轮直径和需加工零件的曲率半径，依正弦公式计算出磨头轴的偏角值。按计算角值调粗调磨头架的偏角。
    (2)中心调整。根据零件的送进距离，调整工件轴横向移动手轮使工件轴位移距离以保证磨轮边缘通过工件轴的旋转中心。如果不正不但工件中心部留有一小凸起，而且加工出来的曲率半径尺寸会增大。
    (3)中心厚度调整。根据试磨情况调整主轴后限位挡板和限位螺母，调整左右开关位置，以便保证零件粗磨完工图要求的中心厚度的要求。
    (4)调节油阻尼器阀门。在试磨时当工件快接触磨轮时，快速送进停止，推进器继续使工件移向磨轮轴，调节油阻尼器阀门使工件送进速度适当为止。
(5)根据工件的大小，确定机动时间，光刀时间，调节时间继电器。
（二）铣磨加工中各种工艺因素对磨削的影响
    1、磨轮转速
磨轮转速是指单位时间内金刚石磨轮的转数。更确切地讲是金刚石磨轮的{zd0}线速度。磨轮线速度与磨削效率之间的关系可以从图3-10看出，磨削效率是随线速度提高而增加。图3-11表示磨削速度与零件表面粗糙度之间的关系，显而易见，粗糙度随线速度增加而大大降低，这是加工所希望的。为了保证金刚石磨轮的良好切削性能，磨轮的线速度不应低于24米／秒，从理论上讲，磨轮线速度越高越好，但是实际上是不可能的。这是因为高的转速只要动平衡稍有不良就会产生极大的振动而致使无法加工的地步。
 
图3-10磨削效率与          图3-11磨削速度与表
磨削速度之间的关系          面粗糙度之间的关系
 2、工件轴的转速   
工件轴的转速实际上是进给速度。这是因为在铣磨过程中，工件一面自转，一面随工件轴前进。实际上磨轮磨削是以螺旋式进给。可见，真正的送进速度是由工件轴前进和旋转两个运动的合成。在实际工作中常以加工
时间来体现进给速度。
加工一个面的时间，小
型铣磨机为0.5～3分
钟， 中型球面铣磨机
为0.7～6分钟，大型
铣磨机为4～20分钟。
 进给速度低，加工时     图3—12 表面粗糙度
间长，表面粗糙度就      与进给速度的关系
好，如图3-12，同时砂轮的锋利程度和寿命也会好。从加工质量看，进给越小越好，从加工效率看却是越快越好，可见在实际加工中应全面考虑。
3、铣磨压力
 
图3—13磨削压力与          图3—14磨削压力与
磨削效率之间的关系          表面粗糙度的关系
是指铣磨过程中，工件表面所承受的压力。它是由工件表面粗糙度，加工效率和磨轮的特性所决定。压力加大可提高磨削效率，但粗糙度变大，如图3-13所示。一般粗磨铣削压力2～4kg／cm 。在实际生产中开始时压力较大，随之逐渐减小，到光刀时基本不承受压力，以提高表面粗糙度，如图3-14所示。
4、铣磨深度
对球面来说是指工件旋转一周砂轮磨进的深度。一般情况铣磨深度不能大于磨轮金刚石层的厚度，否则会产生切割磨轮的现象。试验证明：深度增加会降低表面粗糙度，但会增加磨削效率。因此，在保证表面粗糙度前提下和磨轮金刚石层的范围内，适当增加磨削深度。但必须指出，随着深度的增加，机床负荷也加大，冷却液必须更加充分，否则会造成磨削中断。
5、金刚石磨轮粒度
    在其它条件不变情况下，磨轮粒度越粗磨削效率越高，但表面粗糙度就会越差。在实际生产中要兼顾这一对矛盾常用 、 磨轮。
(三)、铣磨球面的操作方法
1、根据零件的直径选择加工机床，并根据机床轴磨头的转速和待加工零件的直径选择金刚石磨轮的直径和粒度。磨轮的直径应罩住被磨镜盘的一半。如图3-15所示。
 
图3—15  成盘铣磨图
2、根据公式
 
          （3—3）
 ：已选好的磨轮中径
 ：被加工零件的曲率半径
 ：磨轮的刃口圆弧半径
式中凸面取正号，凹面取负号。
根据公式计算出的 来调整磨头偏角。
3、开动磨轮轴，冷却液泵，冷却液必须喷在磨削面上，试磨工件( 角减小，半径变大，反之变小)。反复调整，使其半径达到要求为止。每磨削一次同简易球径仪测量与标准球模 值的矢高相比较，一直达到满意为止。    ?
4、在调整半径试磨中会发现，只要磨轮边缘稍不通过工件旋转中心，零件的中心部位就会出现小凸包现象。如图3-16所示。a图为外凸包，是由于磨轮边缘未到工件中心；b图为内凸包,是由于磨轮边缘超过工件中心。中心调整是横向移动磨头来实现。每调整一次，就试磨一次。每次磨削深度0.3～0.4mm，直至凸包xxxx为止。
             
        图3—16  中心不对产生的凸包图
5、调整工件总磨削量。总磨削量也就是毛坯留给粗磨的加工余量。它是指在加工一个表面的周期内，总共磨去工件的厚度尺寸。其每次的重复精度应在±0.01～0.05mm之间。
．  6、将零件安放在夹具中心，放平、夹紧。然后关上防水罩，再开机。   
    7、经常检查工件的加工质量(曲率半径、表面粗糙度和中心厚度)是否良好。   
    8、工作结束清扫工作台上的玻璃粉，并擦净。  对经常活动部分加润滑油。
9、经常注意冷却液的清洁，每月更换一次冷却液，保持冷却管道畅通。时刻注意加工过程中冷却液喷口对准磨削点。
二、平面铣磨原理   
平面铣削加工的目的，是获得具有一定平面度或平行度要求的平面零件。
平面零件实际上是曲率半径为 的球面零件。按球面铣削原理公式(3-2)，当 =0,即工件轴与磨轮轴平行，并且处于同一平面内时， ，则斜截圆在工件表面上的轨迹是一个平面。因此，球面铣磨机可以铣磨平面零件。在生产中，很多光学厂是采用大型球面铣磨机，如在 等球面铣磨机上加工平面或棱镜。
目前国内已有xx加工平面零件的铣磨机，如 大型平面铣磨机，加工的直径范围为500mm。铣磨原理如图3-17所示。工件绕自身轴转动，起进给作用。磨轮绕高速轴旋转铣磨工件，同时磨轮又沿轴向进刀，达到逐渐吃刀铣磨工件的目的。

 
图3—17平面铣磨原理  
1—金刚石磨轮 2—工件         图3—18  平行平面
3—导磁挡圈   4—电磁圆盘         铣磨原理
5—主轴       6—工作转台
平行平面铣磨原理如图3-18所示。两个筒形金刚石磨轮同时铣磨两个平行平面。磨轮绕自身轴线旋转，又沿轴向进刀。工件在工作台的拖动下，进行纵向送进或返回，国产PM25型就是专用铣磨平行平面的铣磨机,它的加工范围厚度为5～100mm,长度为250mm。
                                                                                  
§3—4铣磨加工中工艺参数的选样

工艺参数是指在在加工过程中影响效率和质量的独立参数。如磨头转速、工件转速、磨削深度、冷却液种类等。
一、磨头转速
磨头转速是由机床性能决定的，一般铣磨机构不调速，磨头转速为定值，但适用范围大的机床如 大型铣磨机，设有两种转速。另外，国外生产的铣磨机，加工范围较宽，因此很多都设有调速机构，如西德LOH厂制造的 均有调速机构。   
磨轮边缘线速度又称磨削速度。磨削速度愈大，磨削效率愈高；表面粗糙度愈小。铣磨试验表明，磨轮边缘线速度在12～35m／s时，磨削效果较好。如果磨削速度过高，则机床振动加大，会影响工件质量；如果速度偏低，切削力增大，影响磨削效率，而且金刚石颗粒易脱落。
磨轮的转速与边缘线速度的关系为：
         （3-4）
   
式中：  —磨轮中径（mm）；
 —磨轮转速（转/min）；
 —磨轮边缘线速度（m/s）。
二、工件转速   
工件轴转速，可以根据工件直径大小和进给速度加以调整。一般铣磨机均有调速机构，如 小型透镜铣磨机，工件轴转速为 的无级变速。   
工件线速度实际上是进给速度，一般选150～250mm/min较为合理。在实际操作中，常以加工时间体现进给速度。加工一个面的时间，小球面铣磨机为0.5～3min,中球面为0.7～6min，大球面为4～20min。进给速度低，加工时间长，表面粗糙度高。

三、铣磨深度   
铣磨深度是指工件转动一周的吃刀量。实践表明，吃刀量愈大，铣削效率愈高，但表面粗糙度愈大。在铣磨周期内，磨去量一般是经过多次铣削完成的。
从磨具合理使用的角度考虑，铣磨深度不应超过金刚石层的厚度，否则易损坏磨轮。尤其在加工块料毛坯时，更应特别注意吃刀量不能过大。
在弹性进给的条件下，铣磨深度与磨轮转速、工件线速度、磨削压力以及金刚石粒度和工件材料等因素有关。
四、冷却液   
冷却液具有冷却、清洗和润滑作用。对于粗磨铣削加工来说，冷却液的主要作用是冷却。因为玻璃的导热性差，在高速磨轮作用下，玻璃去除量较大，产生大量的摩擦热，如果不把这些热量及时带走，不仅使磨具磨损严重，而且工件质量也难以保证。
目前国内在铣削加工中，采用的冷却液主要有三大类：水溶性冷却液，乳化液冷却液，油性冷却液。
(一)  水溶性冷却液   
水溶性冷却液是一种含有表面活性剂的水溶液，它可以起到良好的冷却、清洗和润滑作用，使加工表面的粗糙度小。水溶性冷却液主要用于金刚石高速精磨和小球面铣磨加工。             
（二）乳化液冷却液   
乳化液冷却液，是由矿物油和水在乳化剂作用下所形成的一种稳定的乳化液。由于它既含有水又含有油，因此它兼有水和油作冷却液的优点，即冷却、清洗、润滑和防锈性好。主要缺点是配制困难，易油水分相不均匀，另外，容易堵塞磨轮。
在光学冷加工中。主要使用水包油型乳化液，它是一种用少量的油分散在大量水中的乳化液。在配制水包油型乳化液时，首先配成乳化油，即母液，然后再将母液稀释20～50倍使用。
乳化油的主要成分是基础油、乳化剂和防锈剂。此外，根据需要还可以添加偶合剂，防霉剂和抗泡剂等。   
基础油的含量一般占乳化油的50～80％，常用的基础油为轻质润滑油，为了使乳化油流动性好，易于在水中分散乳化，大多选用粘度较低的 、 、 轻质润滑油。
油与水本来互不相溶，要使油与水乳化而形成稳定的乳化液，必须添加乳化剂，它的主要作用在于降低表面张力和界面张力，，并在水油界面形成一层保护性吸附膜；从而使水油不溶的两种液体能够均匀分散、乳化，并且在一定时间内不致因乳化液内部或外界条件（如温度、湿度、浓度等）的细小变化而发生油滴之间的集聚或胶凝现象。
如果选用的乳化剂较大的降低了水的表面张力，使油的表面张力大于水的表面张力，水就会被油滴拉过去包着油滴，成为水包油型乳化剂；反之，则形成油包水型乳化剂。   
    乳化剂是表面活性物质，是一种有机化合物。根据乳化剂活性基因的性质和分子结构的不同，乳化剂大体可分为四大类——阴离子型、阳离子型、非离子型和两性离子型乳化剂。
在乳化油的配制中，应用最广泛的是阴离子型和非离子型乳化剂。普遍趋向于将两类乳化剂复合使用，以发挥各自的优点。
(三)  油性冷却液
油性冷却液是以物均油为主体的冷却液，它的表面张力小，润滑性好，对金刚石磨具有较好的防护作用。但由于它粘度大，清洗作用差，玻璃碎屑不易沉淀。油类的比热、导热系数和汽化热的能力小，因此冷却作用差。另外，油类易着火，油雾对皮肤有损害，影响操作者健康，并且对环境污染严重。   
在粗磨铣削加工中，由于玻璃磨削量大，磨具易磨损，因此，常用油性冷却液。主要是用 机油和煤油l：1混合，机油闪点较高，煤油粘度较小，两者比重相同，混合后的油性冷却液，即有较低的粘度又有较高的闪点。
冷却液的喷射方式有内喷和外喷两种。因磨轮转速高，外喷易飞溅，所以，以内喷为主。加工小零件可采用外喷；加工大零件，同时内外喷。

§3—5 铣磨球面产生的表面疵病
疵病
名称 产生原因 克服办法

表面粗糙度不好，有刀纹路、局部麻点及半孤形刀痕 1.磨轮粒度或磨轮转速低；
2.机床振动较大；
3.冷却液喷射位置不对或流量不够；
4.冷却液过脏；
5.吃刀量过大；
6.真空吸附中橡皮在磨削力较大时产生斜向压缩,或主轴进给弹簧松动；
7.主轴与零件不同心；
8.光刀时间不足。 1.选择适当的磨轮粒度及转速；
2.减小、削除机床振动；
3.调节冷却液喷射位置，加大流量；
4．过滤冷却液或更换；
5.进刀量要适当,保证光刀时间。
6.调整弹簧;

7.调整主轴与零件同心;
8.增加光刀时间.

菊花形纹路 1.机床振动较大；
2.滚动轴承磨损使磨头松动；
3.切削力过大；
4.光刀时间短。 1.调整机床，减小振动；
2.调整磨头;

3.切削压力应适当;
4.增加光刀时间.

零件偏心 1.零件装夹不正；
2．夹具定位面与零件轴不垂直。
3.夹具不清洁，有玻璃碎屑或杂质。
4.真空吸附夹具口径比零件直系直径大得 太多，透镜发生晃动；
5．零件用硬胶盘成盘铣磨时，由于胶层不均匀，容易偏心。 1．夹正零件装夹时要擦净零件和夹具；
2．修正夹具；
3．胶层要均匀。

着火 1．冷却液不足或喷射位置不正；
2.进刀量过大,磨削发热量大引起着火；
3.冷却液性能不良,闪点太低；
4.金刚磨轮硬度太大,磨削能力差,磨削中发热量太大；
5.吸雾装置不良。 1.调整冷却液喷射位置流量适当；
2.进刀量要适当；

3.正确配制冷却液,提高闪点；

4.磨轮结合剂硬度要适当,切削力下降时应及时修正；
5.检查原因保证吸雾器正常工作。

面形不规则 1.两轴线不在同一水平面上；
2.主轴松动；
3.主轴、磨轮轴的径向跳动过大。 1.校正机床保证两轴线在同一水平面上；
2.调整主轴间隙；
3.调整两轴的径向跳动符合机床原精度。

玻璃内部有指甲状裂纹 1.由于进刀过猛、过快造成磨轮挤压玻璃,生成内在裂纹；
2.磨削压力过大；
3.磨轮切削性太差。 1．磨轮磨削工件时一定要慢进刀，进刀过快应调整机床进刀速度到合适为止；
2．调整机床压力弹簧；
3．修理磨轮或调换。
 
习       题
1、铣磨机由哪几部分组成？
2、影响铣磨的工艺因素有哪些？
3、加工零件时，应对铣磨机进行哪些部件的调整？调整的目的是什么？
４、 若待工零件曲率半径R=+37.6mm.直径Ф=25mm，选用金刚石磨轮为30mm，圆弧半径r=1.5mm，求磨头的转动角度。
5、铣磨加工中，冷却液的种类有哪几种？