光學平麵（miàn）零件包括棱鏡、平行平（píng）麵板、平麵反（fǎn）光鏡、平晶、光楔、光盤片基、濾光片、波片、倍頻器等等。其大小從φ1mm到φ1000mm,材料主要是光（guāng）學玻璃,有時是光學晶體,為了達到高精度與高（gāo）效率,采用技（jì）術方法很多,有銑磨、精磨、研磨、拋光、分離器拋光、環拋（pāo）、水（shuǐ）中拋光、單點金剛石飛切(SPDFC)、計算機機控製小工具拋修(CCP) 、離子拋光等等。
從機理上考察,可以歸納為三類基本方法
1、範（fàn）成法形（xíng）成平麵
特點是依靠機床的精確運動形成平麵包絡麵,對（duì）機床（chuáng）精度要求高.如用筒狀金剛石磨輪銑磨平麵,按正弦公式當α=0時,R=∞範成了片麵（miàn）(生產上為了排屑排冷卻液方便, α 有一個小（xiǎo）量（liàng）,表麵微凹)。單點金剛石飛切也是依靠高（gāo）速旋轉的軸與飛（fēi）刀作直線運動的工作台垂直而範成了平麵（miàn）.工具與工件（jiàn）的加工接觸為線接觸。
2、輪廓（kuò）複印法或母板複（fù）製法
這種複製法與（yǔ）光柵複製法不一樣,在複製過程有磨削研磨、拋光過程。采用（yòng）精磨模、拋（pāo）光模（mó）(固著磨料拋光模與柏油拋光磨)加工的均屬於（yú）這一類.工具與工件的接觸為麵接觸。
3、小工具修磨法
計算（suàn）機控製拋光(CCP)離子束拋光（guāng）與手修屬於這（zhè）一類,逐點拋修,邊檢邊修,精度可以（yǐ）很高，對局部修正非常方便.工具（jù）與工件的接觸為點接觸。
(一) 、銑磨成型光學平麵元件（jiàn）
我（wǒ）國QM30、PM500、XM260研磨機（jī）直到NVG-750THD型雙軸（zhóu）超精（jīng）密平麵磨床等大（dà）型平麵銑磨機利用範（fàn）成法原理高（gāo）效銑磨出平麵,而且可以采用適（shì）當（dāng）的金屬夾具,將（jiāng）角度修磨變為（wéi）平行平麵的銑磨.機床磨輪軸（zhóu）與工件的平行度、軸向經向（xiàng）跳動影響棱鏡的角度精度.銑磨成型是光學（xué）平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,圖二就是改進的QM30銑削平麵的範成運動。
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（mì）平麵磨床
(二) 、光學平麵（miàn）的磨削、研磨與拋光
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（hěn）多（duō）,但其特點是一樣的,光學平麵精度的獲得不主要依靠機床（chuáng）的精度（dù）,而主要依靠母板（bǎn）的精度的（de）傳遞,應該重點研究與把握三（sān）個機理。
1.輪廓複製法
2.母（mǔ）板的產生、保持與修（xiū）複
3.三塊平麵的對（duì）磨與修（xiū）正
平（píng）麵精磨模要用金屬平磨來修磨,金屬平模就是母板,低速（sù）環拋機的校正板是母板,高速環拋機的聚氨（ān）酯拋（pāo）光盤修（xiū）正好後（hòu）也成（chéng）了母板.母（mǔ）板最原始最基本獲得的辦法是三塊平模的（de）對（duì）磨與相互修正.研磨(精磨)與拋光（guāng）過程就是（shì）母板的（de）精度的保持、破壞與修複過程.精磨模、聚氨酯拋光（guāng）模與固體磨料拋光模接近剛體,比（bǐ）較好滿足拋光方程（chéng）要求,所（suǒ）以母板麵型保持的（de）時間長,適合高效加工（gōng）要求（qiú）。柏油拋光模塑性大,不滿足拋光方程要求,柏（bǎi）油模在（zài）拋（pāo）光過程一（yī）直處於破壞（huài）與修複過程（chéng）,是古典拋光的特點,效率低,精度（dù）高,並且表麵粗糙度好。
1、平麵的高速精磨與拋光（guāng）
這是平麵的高效的加工（gōng）的基本方法。例如,在（zài）JM030.3、三（sān）軸精密精磨拋光機床(φ300)與PLM400平麵精磨機(φ500)(圖4、圖5),采用高（gāo）速高壓、固著磨料精磨模、固著磨料拋光磨與聚氨（ān）酯拋光（guāng）模等,並采用合理的工藝參數(速度（dù）、壓力、工具（jù）大小、擺幅、供液量、液溫等),可以達到定時（shí）定光圈（quān）定表麵質量的目的.精磨模與拋光（guāng）模是工作（zuò）母（mǔ）板,而合理（lǐ）的工藝參數修工（gōng）作母（mǔ）板不容易（yì）破壞,因而可以較長時間保（bǎo）持麵型,維持正常生產。
圖四.JM030.3三軸精磨拋光機
2、高速環型（xíng）拋光法
HPM60、80、100及JP650型（xíng）環型拋光機的拋光盤直徑為（wéi）600、800、1000及600mm.
工件可以為平麵,也可（kě）以為棱鏡組合光膠鏡盤或金屬夾具組合棱鏡鏡盤.由於HPM機型采用變（biàn）頻調速,軟啟動,軟停止,運動平穩,低噪（zào）音使（shǐ）用更為方便。
這類機床（chuáng）的工作原理也是母板複製法,要求（qiú）底盤具（jù）有高的平麵（miàn）性,工作盤有時常修正環或分離器,主軸轉速高15-85rpm，通常用聚酸（suān）脂拋光片加拋光（guāng）懸浮液拋光.顯然修好聚（jù）酸脂光（guāng）盤（pán）的平（píng）麵性是一個關鍵，可以用平麵金（jīn）屬模來修（xiū）正也可以用金（jīn）屬修正環（huán）來修正，這種方法是中等（děng）精度的高效加工方法.
圖六a.JP560環拋（pāo）機示意圖
圖6b.JP560環拋機
圖六c.HPM100環型平麵研磨拋光機
3、低速環型拋光法
高（gāo）精度的平（píng）麵(如平晶（jīng）或薄（báo）型（xíng）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)具有可塑性,是邊拋（pāo）光邊修正的,校（xiào）正板起保（bǎo）持與修正作用,而速度、壓力也（yě）起保持與修正作用.
⑴低速環拋法的原理
根據Preston拋光方程.對工件平麵上任意（yì）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)點的瞬時壓強
V(x,y)－M(x,y)點的瞬時速度
T－加工（gōng）時（shí）間
A－與加（jiā）工過程（chéng）有關（guān）的工藝（yì）係數
V－(x,y)作如下分析:
當推動平（píng）麵的（de）著力點接近接觸麵時，壓力也趨於均勻（yún），從而獲得了均勻拋（pāo）光（磨損）的條件（jiàn）。
熱變形是（shì）精密加工時要關（guān）注的問題，由於拋光熱使平行平麵工件產生厚度（dù）方向的溫度線性分布，用△t表示，設工件外經為D，厚度為d，工件材料的熱膨（péng）脹係數（shù）為α，則平麵變成（chéng）球（qiú）麵性變形，求麵（miàn）的矢高為h，則
h=D2α△t/8d
如工件材料采用微晶玻璃或石英（yīng）玻璃，則熱變形（xíng）很（hěn）小。
⑵低（dī）速環型拋光法的工藝參數（shù）及工藝裝備
以浙江大學1984年機械部簽定通過的RP-1000環（huán）型（xíng）拋光機（圖七A），南京利生（shēng）光學機械責任有限公司HPM150型環型機（jī）是低速環拋機（圖七B）為例討論參數。
圖七a、RP-1000環型拋光機（照（zhào）片）
圖七（qī）b HPM150型環型拋光機
1 環型拋光模：拋光（guāng）模環帶寬度通常為拋光模直徑的0.33～0.38,拋光模底盤用鋁（lǚ）合（hé）金製成，在（zài）拋光（guāng）機上通過端麵車削後即可製作柏油模（mó），模層厚度10～10mm之（zhī）間（jiān），拋光膠中（zhōng）通常（cháng）加入（rù）K－17塑料粉，以增加韌性與穩（wěn）定性，拋光模應加製不通過中心的方格槽，拋光模通過車削或其他方法進（jìn）行修整。如果采用（yòng）玻璃或花崗岩（yán）作襯底（dǐ），則模層厚度可以大大減薄。
2 校正板：可（kě）以用（yòng）熔融石英、微晶玻璃，K4及K9玻璃（lí）製作，也有用金屬盤貼以（yǐ）玻璃來代替整（zhěng）塊玻璃製成（chéng）校正板。校正板直徑通常為拋光模直徑的1/2～2/3。
3 工件夾持（chí）器（qì）：可以用玻璃分離器，也可以用金（jīn）屬貼以玻璃製成工件夾持器。
4 轉速：主軸（zhóu）速度在（zài）精拋時為10～15cm/s之間，速度精度為1%，這時ω1 與ω2接近。
當然，也（yě）可以在校正盤卡輪上加裝馬達，以驅動（dòng）校正盤的旋轉，使ω2趨近ω1。
5 拋光液：采用點滴式加入氧化鈰拋光液，或采用浸沒式拋光，後者有利於溫度控製，最
好采用離子水，控（kòng）製PH值（zhí）。
6 溫度：室內溫度為23℃～25℃，最重要的是室（shì）內溫度梯度（空間）與溫度變化（時間）的控製，通常用局部（bù）自動溫控在±0.05℃內。
7 校正板工件（工（gōng）件夾（jiá）持器）裝禦器：我們設（shè）計（jì）了一台特殊的推車，高度可以（yǐ）調整（zhěng），
並帶（dài）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（de）1m環拋機（jī）主要工（gōng）藝參（cān）數對照表（biǎo）如表（biǎo）1所示。
表1 我國1m環拋機主要工藝參（cān）數（shù）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（mm） |
0.01 | 車（chē）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（huà）點
（℃） |
70～80 | 80～85 | 80～85 | （針入度
11～12） |
|
| 拋（pāo）光膠（jiāo）層（céng）厚度
（mm） |
17～18 | 12 | 7 | 15 | 16 |
| 主軸轉速（rpm） | 1～2 | 1～1.5 | 1 | 0.5～1 | 1 |
| 校正板尺寸（材料） | ø590X78（K9） | ø630 | ø600X60 | ø500X80（K4） | ø500X70（K4） |
| 室（shì）溫（℃） | 夏26°，
冬23° |
21°22°
±0.5° |
25°～26° |
⑶K17的作用
K17是塑料的商業牌號，就是聚乙烯醇，呈粉末（mò）狀，色白。聚乙（yǐ）烯醇沒有一定的熔點，加熱時軟化（huà），拉伸又重新結晶，有著（zhe）明顯的纖維圈。溫度高於71±0.2℃時熱膨脹係數大，重複（fù）加熱出現滯後現象，其（qí）變形率如圖所示（shì）。在拋光模中增加韌性，提高切削性能；提高穩定性，低於60℃時（shí），不會變形。拋光的工作溫度（dù）低於30℃～40℃，高於71℃時易變形。
⑷製膠與製模工藝（yì）
180°配膠，140℃保溫，100℃加K17（有（yǒu）的單位70～80℃時加K17），40～50℃倒膠製模（底模預熱到40～50℃），自然冷卻、固化（huà），車平開槽（cáo），一般為（wéi）25X25，寬（kuān）5，深4，（美國寬4，深6），50℃溫水修模，用校（xiào）正板與（yǔ）工件夾持器（qì）修平，有時用工具（刮刀、砂輪）作局（jú）部修正。
⑸環型拋（pāo）光法的優點
①、環型拋光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（xiàng）當於直線（xiàn）勻速運動。
②、用（yòng）校正（zhèng）板與夾持器代替分離器，仍（réng）保持了（le）分離器的作用，當工件尺寸或形狀改變時，隻要（yào）改變夾持器即（jí）可，不必加工（gōng）一個高精度平麵的大（dà）分離器。
③、允許在不停（tíng）機、不取下校正板與夾持器的情況下進行檢驗或調換工作，維持連續拋光，有利於提高效率與溫度的平衡，保（bǎo）持（chí）拋光模的（de）平麵性（xìng）。
④、拋光模表麵各部分依次外露，使之散（sàn）熱容易。
⑤、拋光模露（lù）出的空間位置固定，易於實現自動拋光與自（zì）動加水。
4 分離（lí）器拋光法
在二軸杠杆式拋光機上用分離器拋光法（圖七A）實現高精（jīng）加（jiā）工平麵是（shì）比較簡便的方法。我（wǒ）們在YM015.2A型二軸機上安裝了二個蟹鉗式分離器擺架(圖（tú）七B),主軸1.5～20rpm,擺2～25rpm(變頻無極調速),拋（pāo）光模鋁底模直徑為ø500,水盆ø530,分離器ø400,通常D拋=1.25D分.當工件為ø150時,一隻分離器可以有（yǒu）三個（gè）分離孔，同時加工三塊ø150平晶。為了操作方便，擺架（jià）應有抬起（qǐ）功能，推動分（fèn）離器的滾輪的著力點應在滾輪的下部。
