河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文
3.2弧形样板的制造
弧形标准样板的下料和粗磨，与一般零件相同。粗磨后表面砂眼一般不低于W28的磨砂面，曲率半径可用金属样板或简易球径仪检查。一般矢高误差Δh不超出0.2-0.3mm。检查合格后即可精磨。
先将球面标准样板的非测量面（平面或球面）精磨及抛光，并在抛光平面上刻上标准样板的曲率半径数值。
取比标准样板直径小的平模或接头，用柏油粘在毛坯的表面上。一般粘结凸样板用平模，凹样板用环状带螺纹的接头粘接。
标准样板的精磨是成对进行加工的，即凸样板和凹样板是同时加工的。若凸样板在主轴上转动，凹样板在凸样板上摆动，其结果是凸样板边缘多磨，所以，无论是凸样板还是凹样板都是矢高值增加，曲率半径减小。
样板对磨
反之，凸、凹样板互换位置，其结果是矢高h值减小，曲率半径增大。由此可见，测量矢高时，若h值太小，则可将凸样板放在下面；反之则相反。其他条
10
河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文
件如主轴转速、摆幅、压力等工艺因素的影响，与一般精磨相同。“样板对”磨到矢高符合要求再进行粗抛光。
在用球径仪测量矢高时，是先根据标准半径求出标准矢高，然后再将测量的矢高与之比较。若测量矢高大于标准矢高，说明半径偏小；反之，半径偏大。然后再做相应调整，修改。
弧形球面标准样板的抛光模，应与标准样板曲率半径相同，直径比样板的稍大些。
在抛光时，如果矢高已经符合要求，但当凸、凹样板互检时，光圈不对，例如低N道圈，此时可将凸样板和凹样板都改高N|2道圈，则弧高值仍不变。
假如精磨和粗抛后，矢高有偏差，而且光圈也不对，这是光圈修改和矢高修改同时考虑。一般来说，每改变一道光圈，矢高改变0.25μm。也就是凸面光圈改高一道或凹面光圈改低一道，则矢高均应增加增加0.25μm；相反，凸面改低一道圈，或凹面改高一道圈，矢高均减少0.25μm。例如，测得凸凹面矢高和应增加0.5μm，凸面和凹面互检时，光圈低6道圈。此时，考虑将凸面改高2道圈，以满足矢高增加0.5μm的目的，这样凸凹面还低4道圈，于是凸凹面各改高2道圈，解决了光圈低4道的问题，而矢高不变。这样，即满足了矢高要求，又改变了光圈。
对板互检时，局部误差属于哪一块，这可以利用两块样板做相对移动来判断。若局部误差随移动的那块样板而动，则光圈的局部误差就属于这块移动的样板。
对光圈误差修改到很小时，每次检查都要有一定的定温时间，以减少热变形对光圈的影响。样板直径愈大，定温时间就愈长。每次修改光圈的时间要短，以免把光圈该过头。
球面标准样板制造好后，一般不用于检查零件，而是依据它套制工作样板，检验零件光圈是用工作样板。
工作样板不必成对制造，可以根据需要，复制一块凸的或凹的即可。 光学样板的材料，应具有高的硬度，低的线膨胀系数，较小的应力等。常用于制造样板的材料有：硬质玻璃K9、QK2、K4。最理想的材料为石英玻璃，硬度高，但价格较贵。
11
河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文
制造标准球面样板时的检测仪器，主要是球径仪。近年出现的新型检测仪器有激光球面干涉仪及激光全息球面干涉仪等。对于特大曲率半径的球面，可使用刀口仪检测。
4.球面样板的曲率半径
4.1球面曲率半径的允差
球面样板的曲率半径数值和光学零件的曲率半径名义值是一支的，它是设计计算出来的半径数值。此名义值往往要归整到光学表面曲率半径数字系列标准中规定的数值。这样一来，半径的允差就有很大的变化。例如根据WT标准，就其最密的1000系列；来看，其△R∕R＝0.23℅而通常光学样板的曲率半径允差要求不低于△R∕R＝0.23℅。两者相比，约差一个数量级。再从几何光学角度来讲，对焦距的要求一般也是不太严格的，通常其误差为±1℅。但也有某些要求十分严格的零件，例如长焦距大孔径照相物镜等，其去曲率半径的允差要求需达到0.01℅，否则就要明显地影响到成像质量和焦距。因此，考虑到设计的需要和制造工艺与测量手段的可能性、经济性，对不同的曲率半径就应给予不同的允差。
R0.5～35区间的半径允差
这一区间的基准凸样板一般都做成超半球或者全球型，再制制造
中多采用指示千分尺或立式光学比较仪测量其直径控制半径R的误差，其精度一般可达到微米数量级。所以本区间的半径允差直接以绝对值“微米”表示。如果他们的直径磨制的很规则，那么，套制出来的工作样板的半径精度一定很高
2.35﹤R﹤4000区间的半径允差
在35﹤R﹤4000区间的样板一般都做成弧形。其实际半径通常是先用球径仪测出矢高，再用球径公式换算得出来的，其允差采用相对误差形式△R∕R℅表示。
4.2误差分析
12
河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文
在制造过程中△R包括四各方面的误差。
1)测量误差△Rc
由上图求出球径公式R＝(r2／2h)＋H／2全微分得
dR＝(r／h)dr＋1／2(1-r3／h3)dh 有此可得环形球径仪的测量误差： △Rc≤（r／h）△rc＋[1-(r／h)2] △hc 2) 矢高的制造误差△Rb
将球径公式中的变量微分，整理后可导出矢高制造误差： Rb＝{1＋1／1-(r／R)2}△Rz
式中: △Rz 制造标准样板时所控制的式高。错误！未指定书签。
由计算得到的名义矢高和制造测量矢高的偏差称作矢高的制造误差，用 表示。 引起半径偏离名义值的误差，即半径偏差用 表示。
4.3标准样板的光圈误差△RNB
这是制造标准样板是，因凸、凹两块样板的半径不可能完全一制而造成的半径偏差，用△RNB表示，欲将其换成曲率半径误差时，可对球径仪中的变量微分，令r＝D／2＞△h=Nαλ[1+(2R／D)2]
式中：Nα-----标准样板的光圈数 D-----标准样板的直径 λ ------波长
4.3工作样板的光圈误差△RNG 将Nα换算成半径偏差，则：
13
河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文
RNG＝NGλ／2{1＋1／1-(r／R)2} 式中NG-------工作样板的光圈数 D-----标准样板的直径 λ ------波长
上述几种误差为柱面标准样板的全部误差。通过分析表明，上诉诸误差值，测量误差 是最大的，可达允差的1/2以上；而标准样板的光圈误差引起的半径偏差 和工作样板光圈误差引起的半径偏差是不容忽视的误差。
5.样板的精度分析与检验
5.1球面样板的精度分析
在光学零件制造过程中自弗朗和费首先利用光波干涉原理，制造了既
简单而实用的光学样板以来，虽然人们总想设法取代这一因精度要求高，而加工困难的光学样板，但是在经济简便方面，直到现在还没找到一种能够完全胜过他的理想方法。目前，尽管已经出现了全息样板（利用全息图对光学零件进行非接触式检验），但想投入使用，为时尚早。因此，对光学样板的精度分布规律和一些基本加工方法做一探讨，裨益生产，还是很有必要的。
光学样板分为标准样板和工作样板两类，前者是制造工作样板的依据，而且为保证曲率半径和表面形状的精确，标准样板必须成对制造。而后者则是直接用于检验光学零件即测定光学零件的曲率半径和表面形状的基本量具，俗称样板。
光学样板的精度是光学零件加工的首要因素。考虑到光学系统的成像质量、生产效率与经济性，在国家标准GB1240-76中规定了A，B两种精度等级如下表。
精度等级球面标准样板曲率半径R（mm） 0.5～5 ＞5～10 ＞10～＞35～＞350～＞1000～ 14