玻璃鑽孔-光學玻璃透鏡模壓成型技術

1 成型方法 CNC玻璃玻璃之所以能夠精密模壓成型，主要是因爲開發了與軟化的玻璃不發生粘連的模具材料。

原來的玻璃透鏡模壓成型法，是將熔融狀態的光學玻璃毛坯倒入高于玻璃轉化點50℃以上的低溫模具中加壓成形。這種方法不僅容易發生玻璃粘連在模具的模面上，而且産品還容易産生氣孔和冷模痕迹（皺{TodayHot}紋），不易獲得理想的形狀和面形精度。後來，采用特殊材料精密加工成的壓型模具，在無氧化氣氛的環境中，將玻璃和模具一起加熱升溫至玻璃的軟化點附近，在玻璃和模具大致處于相同溫度條件下，利用模具對玻璃施壓。接下玻璃加工來，在保持所施壓力的狀態下，一邊冷卻模具，使其溫度降至玻璃的轉化點以下（玻璃的軟化點時的玻璃粘度約爲107。6泊，玻璃的轉化點時的玻璃粘度約爲1013。4泊）。這種將玻璃與模具一起實施等溫加壓的辦法叫等溫加壓法，是一種比較容易獲得高精度，即容易精密地將模具形狀表面複制下來的方法。這種玻璃光學零件的制造方法缺點是：加熱升溫、冷卻降溫都需要很長的時間，因此生産速度很慢。

爲了解決這個問題，于是對此方法進行了卓有成效的改進，即在一個模壓裝置中使用數個模具，以提高生産效率。然而非球面模具的造價很高，采用多個模具勢必造成成本過高。針對這種情況，進一步研究開發出與原來的玻璃鑽孔透鏡毛坯成型條件比較相近一點的非等溫加壓法，借以提高每一個模具的生産速度和模具的使用壽命。另外，還有人正在研究開發把由熔融爐中流出來的玻璃直接精密成型的方法。

2 玻璃的種類和毛坯 {HotTag}

玻璃毛坯與模壓成型品的質量有直接的關系。按道理，大部分的光學玻璃都可用來模壓成成型品。但是，軟化點高的玻璃，由于成型溫度高，與模具稍微有些反應，致使模具的使用壽命很短。所以，從模具材料容易選擇、模具的使用壽命能夠延長的觀點出發，應開發適合低溫（600℃左右）條件下模壓成型的玻璃。然而，開發的適合低溫模壓成型的玻璃研磨玻璃必需符合能夠廉價地制造毛坯和不含有汙染環境的物質（如PbO、As2O3）的要求。對模壓成型使用的玻璃毛坯是有要求的：

① 壓型前毛坯的表面一定要保持十分光滑和清潔；
② ②呈適當的幾何形狀；
③ ③有所需要的容量。毛坯一般都選用球形、圓餅形或球面形狀，采用冷研磨成型或熱壓成型。

3模具材料與模具加工

模具材料需要具備如下特征：

① 表面無疵病，能夠研磨成無氣孔、光滑的光學鏡面；
② 在高溫環境條件下具有很高的耐氧化性能，而且結構等不發生變化，表面質量穩定，面形精度和光潔度保持不變；
③ 不與玻璃起反應、發生粘連現象，脫模性能好；
④在高溫條件下具有很高的硬度和強度等。

現在已有不少有關開發模具材料的專利，最有代表性的模具材料是：以超硬合金做基體，表面鍍有貴金屬合金和氮化钛等薄膜；以碳化矽和超硬合金做基體，表面鍍有硬質碳、金剛石狀碳等碳系薄膜；以及Cr2O-ZrO2-TiO2系新型陶瓷。

玻璃透鏡壓型用的模具材料，一般都是硬脆材料，要想把這些模具材料精密加工成模具，必需使用高剛性的、分辨率能達到0。01μm以下的高分辨率超精密計算機數字控制加工機床，用金剛石磨輪進行磨削加工。磨削加工可獲得所期盼的形狀精度，但然後還需再稍加抛光精加工成光學鏡面才行。在進行高精度的非球面加工中，非球面面形的測試與評價技術是非常重要的。對微型透鏡壓型用模的加工，要求更加嚴格，必需進一步提高精度和減輕磨削的痕迹。
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