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玻璃模造技术(宝贵资料)二
光学人生 / 2016-01-05

 第三章:非球面玻璃模造制作流程

3-1非球面玻璃镜片模造制作流程

玻璃模造制作流程图--
传统的研磨方式不容易制作出非球面镜片,因此玻璃模造制程可以说是目前最适合制作非球面光学镜片的技术。利用玻璃模造制程,可大量生产非球面镜片。
非球面玻璃镜片的制程需要经过几项程序。首先,将玻璃球,也就是预形体制入模仁之中,此时玻璃球仍是固体,然后经过升温到Tg点以上,此时玻璃容易被塑造变形,之后转造成模仁的形状,再经过降温、脱模等步骤,最后取出成品。
玻璃模造机--
现在我们来了解一下玻璃模造用的专用机,不同的模造专用机会有不同的加热和加压方式。以Toshiba公司的专用机为例子。
在做玻璃模造制程的时候,我们先将预形体放在上模仁和下模仁之间,利用伺服马达施力,推动上下模仁,挤压预形体成为我们所需要的镜片形状。在这个专利中,它的加热方式是以红外线加热器去加热充气室内的对象,充气室中充满氮气,避免玻璃和模仁与空气中的氧气产生反应。荷重指示器指示机器施力的大小,操控员可依据此去调节模造的施力大小、压造的温度及模造时间,以期达到光学品质的镜片。

3-2非球面玻璃模造镜片制程关连技术

这些是非球面玻璃模造镜片制程的技术环节。首先,由光学设计者设计所需的光学镜片,然后经过制造者评估,如果评估结果可行,即着手制作玻璃预形体和精密的模仁制造加工,并在模仁的表面作一层硬膜披覆,之后将这些加工完成披覆硬膜的模仁和预形体置入模造机进行模造制程,经由模造制程的参数控制,压造出我们所需的镜片,最后再利用光学量测技术量测镜片的光学特性及形状精度,以评估所完成的镜片是否达到当初光学设计者的要求。
第四章:光学设计

4-1尺寸、形状及表面(粗糙度)的考量

现在我们简单介绍光学设计的部分。通常光学设计者会给予镜片制造者一定光学设计值的镜片。比方说,对一个典型的非球面光学镜片,光学设计者会标示镜片的尺寸大小、表面粗糙度、形状精度,在非球面的那一面镜片,并会标示非球面系数,也就是构成非球面曲度的系数。
适合模造的光学玻璃群组--
光学设计者设计出所要求的镜片之后,便交由光学玻璃厂制造适合玻璃模造的材料。我们以SUMITAOHARA两家光学玻璃厂生产的玻璃材料作例子,在这张图表中,横轴为折射率,纵轴为Tg点,也就是之前所提的玻璃转化点。一般而言,适合运用模造的玻璃在摄氏600C以下,光学设计者会以Tg点匹配折射率,作为选择模造光学玻璃材料的参考依据。
原料改变前与后的镜片比较--
此外,光学玻璃厂为了生产适合模造的玻璃,可能会利用之前生产的研磨用光学玻璃来做原料上的改变。以图上A点和B点的玻璃作例子,两者的光学、机械等性质相同,厂商改变传统的A点的原料配方,让玻璃的Tg点下降,改造成适合模造之用。
模造光学玻璃资料表--
玻璃模造的材料会有一张资料表标示它的折射率、玻璃热性质、光透过率等。光学设计者或镜片制造者可以运用这些数据作为设计制造的参考。
第五章:玻璃预形体

模造制程的第一个步骤是将预形体置入模仁。但之前,我们必须先计算所需的光学镜片的体积,然后换算成预形体的大小;也就是说,预形体的大小必须根据最后成形的镜片的大小来设计。

5-1不同玻璃预形体的比较

预形体大致上可以分为三种。第一种为球状预形体,主要用于制作小尺寸的高精度镜片,因为重量和形状的关系,球状预形体被置入模仁中容易自动定位,但是它的缺点是在研磨拋光的制程中,所花费的成本较高,也由于球状的关系,模造的行程和所费时间也相对的增加。第二种为碁子状的预形体,它的成本低廉,但在模仁定位上需要特别注意,否则容易出现压造不均匀的现象,碁子状的预形体适合制作中小尺寸的镜片。最后一种为球面镜片,由于它的形状已经近似玻璃成品,因此成形行程小,然而球面镜片花在研磨拋光的成本上十分高昂,这是它的缺点之一。球面镜片适合制作中大尺寸的镜片。
5-2
球状玻璃预形体的制程

玻璃刚出厂的时候是板材的形式,要做球状玻璃预形体之前,需将板材切割成条状,再切割成方块状,最后去角磨圆,作成预形体的粗胚,粗胚通常需经过铸铁盘研磨,和钻石磨盘精磨细磨的手续,才能达到预形体的形状精度和粗糙度的标准。玻璃材质的硬度、耐水性及对于研磨的荷重、磨粒及转速等控制要素都是影响预形体制程的参数。

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