眼鏡鏡片製作 技能檢定 丙級 術科考試程序   分类:其他 | 上传于: 2020-02-11 19:35:43
1."丙級眼鏡鏡片製作
陳德請
逢甲大學電機工程學系副教授
" 2."研磨模式的理論
散粒研磨方式為高技術光學鏡面製造技術之一,到現在能一直廣泛被加以使用,最大優點為其使用機器簡單及價格便宜。而且用此種方法能製造出極佳品質及最高精準度的光學面。可被其用來加工的材料,包括金屬、玻璃、晶體及半導體材料等等,而可製成的成品如:光學元件、光學鏡面、及其它要求高品質的光學產品。(如稜鏡、非球面等)散粒研磨乃是在工作物表面及金屬製的磨盤之間,加以研磨材料(氧化鋁、碳化矽等)與研磨劑(如水、輕油),工作物與磨盤以相當的壓力接觸,彼此之間又有相互運動,因研磨材料之研磨作用,而將工作物表面作微量磨削,乃穫得尺寸精度正確而且平滑的加工面。
" 3."研磨模式的理論
根據 Preston於1927年提出光學鏡面的研磨理論--Preston Equation得知工作物表面上任一點的研磨量ΔW 可表示如下:
ΔW=∫T Kwear Pf ‧ Vp dt (1)
意即鏡面被磨去的研磨量正比於鏡面與磨盤接觸面上的壓力和相對速度的乘積。其中
ΔW :鏡面某小區域被磨去的平均材料深度 4.
Pf:鏡面上某點所受的瞬時壓力,
Vp:該點與磨具瞬時的相對速度,
dt:為某一短瞬時段,
T:全部研磨時間,
Kwear:為一比例常數與研磨料顆粒大小,環境溫度、工作物材質、磨盤材質、研磨液性質、工作物及磨盤形狀、瞬時壓力及瞬時的相對速度等有關。經由文獻得知,在一般研磨條件下,研磨時間、壓力、速度、及磨料顆粒大小,每一參數與研磨量之間都有一線性比例關係存在。
" 5."機械的運動原理
研磨和拋光時機械運動的適當控制,可將鏡面誤差減至十分之一波長以下,所以如何去控制是非重要的。傳統研磨與拋光所用的機器形式很多,而本文專就 R. H. Strasbaugh公司所生產的擺動式研磨拋光機的運動原理加以說明,以期達到精密控制。下圖示為擺動式研磨拋光機的機械結構圖。
" 6."" 7."運動方式
其運動方式如下圖所示:B 點繞偏心轉軸 O 點作等速率圓周運動,而 B 點與A 點以固定長度 (L2) 的連桿連接;擺臂以P點為軸心,A點與P點為固定距離 (L1),因此偏心軸的轉動,連桿L1則帶動 A 點以 P 為圓心 ,作圓弧來回擺動。又∠APF為一固定角度,所以F 點亦作圓弧擺動。磨具是以工作軸的軸心O’點為圓心作旋轉,由摩擦力帶動以F 為圓心的工作物旋轉,造成工作物和磨具之間的相互運動,而達到研磨的效用。控制擺動式研磨機研磨精度要調變機械運動的主要參數有:改變OB的長度(re),調整擺桿F的擺幅;改變偏心角度(Δψe ),即調變ΔAPF的大小;擺臂長度(L ΔL),以及調整偏心軸轉動頻率 (fe ) 和工作軸轉速 (fr) ,來達成研磨與拋光所要求的效果。
" 8."" 9."影響光學鏡面特性的重要參數
" 10."光學元件之產品與產業
" 11."一般光學元件製作流程圖
" 12."曲率成形(切削)
序;如何達到以下三要件是切削人員首要責任:
1.曲率半徑要正確。
2.切削平面要平滑。
3.厚度要適當。
切削為光學元件製作的第一步
驟,是將胚料切削
成接近產品之形
狀,然後再進行研
磨、拋光等作業程
" 13."曲率成形(雛形加工)
凸面成形鑽石刀具與鏡片間的幾何關係
" 14."曲率成型
凹面成形鑽石刀具與鏡片間的幾何關係
" 15."球徑計凸面量測原理
" 16."研磨
研磨加工乃是為得到一個適的
鏡片表面,以後
續拋光作業。
" 17."拋光
將鏡面打光,以獲得如鏡子般光滑的表面,以利光線穿透。
" 18."模具大小對鏡片的影響
" 19."擺動大小對鏡片的影響
" 20."定心
拋光完畢後的
鏡片,外徑通常較
藍圖成品尺寸為
大,且兩鏡面之光
軸未必同軸(即偏
心),因此為修正
光軸的偏心及確定
外徑,必須經定心
磨邊作業。
" 21."洗淨
從模具上剝離下來的鏡片表面仍留有殘餘柏油層及拋光粉類之無機物,此時須以溶劑清洗,以待定心磨邊。
" 22."檢驗
當光學鏡片製
作完成時,要檢查鏡片表面的傷痕及砂孔,將不良品篩選出來。
" 23."鍍膜
" 24."平整度量測原理
牛頓干涉儀
" 25."Fizeau 干涉儀基本架構 (球面量測)
" 26."非接觸式量測技術
" 27."影響加工完成後鏡片形狀精度與表面品質的因素
" 28."一般檢定場所配置圖
選模
選胚
附貼
檢 驗
細磨
第一崗位
細磨
第二崗位
拋光
第一崗位
拋光
第二崗位
第一站
第二站
第三站
入
口
抽
題
處
報到處
考 試 時 間
第一站為10分鐘
第二站為35分鐘
第三站為05分鐘
合 計為50分鐘
" 29."" 30."一般檢定術科考試程序
領鋅片、拋光皮、六角板手:
領考卷:計算度數及前後弧。
選胚:選擇要製作的毛胚。
選模具:選擇要製作的模具( 細磨與拋光 )。
選夾具:選擇要製作的夾具( 細磨與拋光 )。
貼鋅片、貼拋光皮:
細磨:
拋光:
品檢:
交卷:
清洗歸位:模具、夾具、六角板手。
" 31."1領鋅片、拋光皮、六角板手
" 32."2領考卷:
抽籤決定題號。
領取考卷。
處方籤計算:開始計算度數及前後弧。
完成後,請到第一站選胚、選模
本項未計時。
" 33."處方計算範例 1
第一題:(試題編號:07800-******)
欲磨製鏡片球面度數S-0.50D;成品中心厚度標準1.3±0.1mm;半成品胚料規格:直徑65mm 凸面彎度 5.00 曲面半徑106.3mm(sag 1.898)
請完成下列操作:
請選擇正確的半成品。
請選擇正確的模具。
請問鏡片凹面的彎度與曲率半徑?
請標示鏡片的光學中心、幾何中心。
請用量具量測鏡片,並寫出鏡片的度數、中心厚度、邊緣厚度。
請將研磨完成之鏡片磨邊。
F (or S)=F1– F2
-0.50=( 5.00) – F2
F2= 5.50
F1=(n-1)/r1
5.00 =(n-1)/0.1063
n=1 0.5315=1.5315
F2=(1-n)/r2
-5.50 = (1-1.5315)/r2
r2 = 96.6mm
" 34."處方計算範例 2
第一題:(試題編號:07800-******)
欲磨製鏡片球面度數S-1.00D;成品中心厚度標準1.3±0.1mm;半成品胚料規格:直徑65mm 凸面彎度 5.00 曲面半徑106.3mm(sag 1.898)
請完成下列操作:
請選擇正確的半成品。
請選擇正確的模具。
請問鏡片凹面的彎度與曲率半徑?
請標示鏡片的光學中心、幾何中心。
請用量具量測鏡片,並寫出鏡片的度數、中心厚度、邊緣厚度。
請將研磨完成之鏡片磨邊。
F (or S) =F1 – F2
-1.00=( 5.00) – F2
F2= 6.00
F1=(n-1)/r1
5.00 =(n-1)/0.1063
n=1 0.5315=1.5315
F2=(1-n)/r2
-6.00 = (1-1.5315)/r2
r2 = 88.6mm
" 35."處方計算範例 3
第一題:(試題編號:07800-******)
欲磨製鏡片球面度數S-1.50D;成品中心厚度標準1.3±0.1mm;半成品胚料規格:直徑65mm 凸面彎度 5.00 曲面半徑106.3mm(sag 1.898)
請完成下列操作:
請選擇正確的半成品。
請選擇正確的模具。
請問鏡片凹面的彎度與曲率半徑?
請標示鏡片的光學中心、幾何中心。
請用量具量測鏡片,並寫出鏡片的度數、中心厚度、邊緣厚度。
請將研磨完成之鏡片磨邊。
F (or S) =F1– F2
-1.50=( 5.00) – F2
F2= 6.50
F1=(n-1)/r1
5.00 =(n-1)/0.1063
n=1 0.5315=1.5315
F2=(1-n)/r2
-6.50 = (1-1.5315)/r2
r2 = 81.8mm
" 36."處方計算範例 4
第一題:(試題編號:07800-******)
欲磨製鏡片球面度數S-2.00D;成品中心厚度標準1.3±0.1mm;半成品胚料規格:直徑65mm 凸面彎度 4.00 曲面半徑130.75mm(sag 1.538)
請完成下列操作:
請選擇正確的半成品。
請選擇正確的模具。
請問鏡片凹面的彎度與曲率半徑?
請標示鏡片的光學中心、幾何中心。
請用量具量測鏡片,並寫出鏡片的度數、中心厚度、邊緣厚度。
請將研磨完成之鏡片磨邊。
F (or S) =F1– F2
-2.00=( 4.00) – F2
F2= 6.00
F1=(n-1)/r1
4.00 =(n-1)/0.13075
n=1 0.532=1.523
F2=(1-n)/r2
-6.00 = (1-1.523)/r2
r2 = 87.17mm
" 37."處方計算範例 5
第一題:(試題編號:07800-******)
欲磨製鏡片球面度數S-2.50D;成品中心厚度標準1.3±0.1mm;半成品胚料規格:直徑65mm 凸面彎度 4.00 曲面半徑130.75mm(sag 1.538)
請完成下列操作:
請選擇正確的半成品。
請選擇正確的模具。
請問鏡片凹面的彎度與曲率半徑?
請標示鏡片的光學中心、幾何中心。
請用量具量測鏡片,並寫出鏡片的度數、中心厚度、邊緣厚度。
請將研磨完成之鏡片磨邊。
F (or S) =F1– F2
-2.50=( 4.00) – F2
F2= 6.50
F1=(n-1)/r1
4.00 =(n-1)/0.13075
n=1 0.532=1.523
F2=(1-n)/r2
-6.50 = (1-1.523)/r2
r2 = 80.46mm
" 38."處方計算範例 6
第一題:(試題編號:07800-******)
欲磨製鏡片球面度數S-3.00D;成品中心厚度標準1.3±0.1mm;半成品胚料規格:直徑65mm 凸面彎度 4.00 曲面半徑130.75mm(sag 1.538)
請完成下列操作:
請選擇正確的半成品。
請選擇正確的模具。
請問鏡片凹面的彎度與曲率半徑?
請標示鏡片的光學中心、幾何中心。
請用量具量測鏡片,並寫出鏡片的度數、中心厚度、邊緣厚度。
請將研磨完成之鏡片磨邊。
F (or S) =F1 – F2
-3.00=( 4.00) – F2
F2= 7.00
F1=(n-1)/r1
4.00 =(n-1)/0.13075
n=1 0.532=1.523
F2=(1-n)/r2
-7.00 = (1-1.523)/r2
r2 = 74.71mm
" 39."3選胚:選擇要製作的毛胚1
第一站(一)選胚、選模
陳列項目(由左至右)
毛胚(近視片、遠視片)
測量儀
厚度計
球面計
曲率板規(測量粗糙片、毛胚)
" 40."3選胚:選擇要製作的毛胚2
第一站(一)選胚
球面計
使用球面計請勿放置鏡胚中心位置
鏡胚中心往外約2cm為明視區
厚度計
左手持鏡胚凹面朝上
右手持厚度計置於虎口處
錶面朝內拇指固定基座食指微調整。
" 41."3選胚:選擇要製作的毛胚3
第一站(一)選胚
曲率板規測量
檢測時須朝光源方向查看
測量中央位置不密合則鏡胚彎度過大
測量邊緣位置不密合則鏡胚彎度過小
測量邊緣有空隙則表示鏡片曲率過小
" 42."3選胚:重點提示
選胚錯誤,視為不合格
選胚建議程序:
以球面計測量鏡片的凸面(光滑面)曲率,找出 5.00或 4.00的鏡片。
依計算所得,使用曲率板規測量鏡片凹面即粗糙面(看吻合度)
使用厚度計測量鏡片厚度,以決定準備研磨的時間調整。
鏡片持法與量規是否垂直(球面計) ?是否有斜方向觀察細縫(板規) ?手是否有接觸鏡片光學面?每一個錯誤降一級分數。
選胚可以有兩次機會,第二次以後所有成績零分計算,考生仍可繼續做完。
研磨過程預估會磨去中心厚度0.8mm左右,要注意。
" 43."4選模具:
選擇要製作的模具(細磨與拋光)。
A或V為研磨模盤、 B或V V為拋光模盤。
" 44."5選夾具:
選擇要製作的夾具(細磨與拋光)
區分 4.00與 5.00兩種
夾具要選取兩個,分別用於研磨及拋光
鏡胚夾具A 研磨 B拋光
" 45."附貼標準材料全覽圖
拋光盤
細磨盤
0.3mm厚的鋅片
0.5mm厚的絨布
" 46."6貼鋅片
一手壓著鋅片之一片葉角,一手剝開鋅片與其附著的貼紙
鋅片背後有膠質,不可用手觸摸,注意不可讓鋅片有折痕
模盤表面需用面紙,沾甲苯或丙酮擦拭乾淨;將鋅片平均放在模盤中央,並以姆指壓住中心點;以微調方式將鋅片均勻分佈在模盤上
均勻分佈後,由中央往外側攤平,再以角板推平每一個葉片
" 47."6貼拋光皮
一手壓著絨布之一片葉角,一手剝開絨布與其附著的貼紙,絨布背後有膠質,不可用手觸摸,注意不可讓絨布有折痕
模盤表面需用面紙沾甲苯或丙酮擦拭乾淨,將絨布平均放在模盤中央,並以姆指壓住中心點,以微調方式將絨布均勻分佈在模盤上,貼的時候要左右對稱
均勻分佈後,由中央往外側攤平
用手掌按壓表面直到邊緣無間隙,不可用角板推平葉片或空壓機壓平
" 48."7細磨-前置作業
將研磨模具(模盤)放入研磨機器內,長方型短線(夾具短軸)對齊螺絲要對準確,在機器內並兩邊鎖緊,注意若鎖太緊,模具會翹起。
先將研磨機副軸拉起,再將研磨模具放入基座(主軸)
模盤以45°角放入研磨機基座,模盤背面180°角對準基座螺絲孔位置
左手手掌按壓模盤使基座固定,右手持六角板手將其鎖固定,研磨給水口對準鏡胚夾具與磨盤之間
鏡胚以45 °崁入鏡胚夾具,用右手拇指與左手拇指對稱施力壓平,勿用拇指重壓鏡胚中央
主軸
" 49."7細磨-研磨機操作
右手抬高細磨機中心軸針、左手持鏡胚夾具放置於磨盤之上,中心軸針對準研磨鏡片夾具中心,往下壓住夾具、往上提鬆開夾具。水位方向朝向逆時針方向給水。
擺放正確位置總覽:檢查螺絲是否栓緊再設定正確氣壓
研磨壓力設定在50-60磅之間,時間設定120秒先試磨(時間到會停)。第二次研磨再做時間的調整。
" 50."7細磨-研磨機操作
啟動研磨機【啟動順序 (總電源-1)→(壓力開關-2) →(啟動-3)】
研磨機關機順序(啟動-3) → (壓力開關-2) →(總電源-1)
機器運轉時要用刷子將粉末往下刷,回流到機器內循環使用
結束後鏡片用吸盤取出,於水桶清洗。洗乾淨後以噴槍或面紙擦乾皆可,小心不要弄破。
一切停止將副軸拉起,將鏡胚夾具拿起做清潔動作。總研磨時間約五分鐘
總電源-1
壓力開關-2
啟動-3
" 51."8拋光-前置作業:
與研磨機操作方式一樣,先將副軸拉起。左手將拋光磨盤置於拋光基座上,拋光磨盤背面180°角對準拋光機基座螺絲孔位置,螺絲要對準在機器內並鎖緊。
左手手掌按壓模盤使基座固定,右手持六角板手將其鎖固定,研磨給水口對鏡胚夾具與磨盤之間。
鏡胚沾水並放入鏡胚夾具內。
鏡胚夾具中心槽與磨機中心軸針相崁、調校在正確彎度標示。
將副軸放置鏡片套夾,檢查螺絲是否栓緊。
" 52."8拋光-操作方式:
啟動拋光機:啟動開關按下,拋光壓力設定在50-60磅之間,拋光時間5-6分鐘。
拋光皮一定要先噴濕,否則鏡片會立即變灰。
機器運轉時要用刷子將粉末往下刷,回流到機器內循環使用。
拋光完成後,鏡胚夾具與鏡胚需同時清潔、將吸盤放置於鏡片邊緣並剝開鏡片及取下鏡片。小心不要弄破。
擺放正確位置總覽
啟動開關
停止開關
" 53."9品檢
鏡片完整性(指紋、傷痕、斑點、損裂、波紋、光滑度等);請用適當放大倍率之放大鏡檢測,放置檯燈下方,40°角和燈源成一直線。檢查是否平滑,若有霧面、切削或顆粒狀時須再重新拋光一次。
稜鏡度
使用量具方法是否正確
度數檢查(考場設定0.12D)
中心厚度:正確厚度是成品厚度之±0.2mm
標示中心點
" 54."10 清洗歸位:
模具、夾具、六角板手。
研磨工作結束後,進行拋光時,可以先進行研磨機器的清理。
當所有考試完成時,應將未清理的機器完成清理。
所有工具應歸回原位,避免被扣分。
"