薛睿斌

摘 要：由于光纖系列產(chǎn)品形狀、技術(shù)要求和材料上的不同，各類產(chǎn)品的加工工藝也不同。通過實際的生產(chǎn)實踐，總結(jié)出一套較為科學的的加工工藝，它不僅可以提高產(chǎn)品的加工合格率，還能有效提升生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：光纖產(chǎn)品；技術(shù)要求；加工工藝；磨砂拋光

中圖分類號：TN253 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0033-02

光纖系列產(chǎn)品包括光纖倒像器、面板（直板）、光錐三大系列。隨著光纖系列產(chǎn)品應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域和行業(yè)，人們對光纖系列產(chǎn)品技術(shù)指標的要求也越來越高，尤其對其外形尺寸提出了更高的要求，例如對一些光纖產(chǎn)品的柱面Φ、Φ′錐度、總高H、臺階高度h等的尺寸公差要求都要在0.05 mm之內(nèi)，如圖1、圖2、圖3所示。由于光纖產(chǎn)品是由幾百萬根絲徑為幾個微米左右的纖維絲經(jīng)高溫熔壓后制成，產(chǎn)品基體由玻璃纖維組成，這種材料比較脆，加工過程中易崩邊（破邊）、易掉碎屑，產(chǎn)品質(zhì)量很難保證，而且每批量都要受到設(shè)備、刀具、冷卻液溫度、操作人員等諸多因素的影響，所以光纖產(chǎn)品的加工很難得到控制。

產(chǎn)品的加工過程涉及到玻璃外形機械加工、玻璃光學拋光、自動化和手工磨邊等諸多工藝和技術(shù)環(huán)節(jié)，每個細節(jié)都應(yīng)被分析和考慮到。經(jīng)過長期生產(chǎn)過程中的不斷總結(jié)和摸索，并結(jié)合我公司產(chǎn)品的特性、設(shè)備、工裝和人員的實際情況，我們總結(jié)出了一套有效的加工工藝，用以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 產(chǎn)品概述

我公司生產(chǎn)的光纖產(chǎn)品的外形按照用戶的不同要求可以分為很多種類，根據(jù)技術(shù)要求、尺寸公差要求和產(chǎn)品的外形可分為以下幾種情況。

1.1 按產(chǎn)品的外形和技術(shù)要求分類

按臺階分類：可分為臺階型和圓柱型，如圖1和圖2所示，臺階型產(chǎn)品又可分為直臺階型和斜臺階型，如圖1、圖3所示。

按照柱面（斜面）粗糙度要求分類：可分為非拋光面和拋光面，分別見圖1的K1處和圖3的K1處，拋光面均為手工磨砂并亮拋，且無明顯砂眼和劃痕。

按照倒角分類：主要分為45°倒角和圓倒角，分別見圖1的K2處和K3處。

按照外徑尺寸（圖示中的Φ或Φ′）的大小分類：一般尺寸為Φ或Φ′<25 mm，中等尺寸為Φ≥25 mm或Φ′<40 mm，大尺寸為Φ≥40 mm或Φ′<65 mm，超大尺寸為Φ或Φ′≥65 mm。

1.2 按照產(chǎn)品的難易程度分類

所有產(chǎn)品的外形均為設(shè)備加工成型，上下平面由設(shè)備決定。柱面、斜面、倒角的磨砂拋光均為手工操作完成。按照加工的難易程度，基本可以分為四種情況，簡單表述為“一般難度”“中等難度”“較高難度”和“超高難度”。光纖產(chǎn)品在上述四種情況中共有的技術(shù)指標為：大直徑Φ和小直徑Φ′，錐度均小于0.05 mm，總高公差為±0.1 mm，臺階高度公差為±0.05 mm，上下表面均為光學拋光，光圈要求2～12個牛頓環(huán)。

1.2.1 “一般難度”

直臺階型、圓柱型且倒角為45°的產(chǎn)品加工相對簡單，如圖1、圖2、圖3中的下平面，在保證產(chǎn)品外形尺寸要求的同時，倒角K2、平面和柱面的交界處允許有不大于0.1 mm的破邊。

1.2.2 “中等難度”

直臺階、圓柱型且倒角為圓倒角的產(chǎn)品加工相對較難，如圖1、圖2中的上平面。此類產(chǎn)品在滿足外形尺寸技術(shù)要求的同時，圓角要進行手工磨砂并拋光，并要求圓角K3處與平面交接處不允許有明顯尖角和大于等于0.1 mm的崩點（破邊），有些產(chǎn)品甚至規(guī)定為在20倍放大鏡下檢驗不允許有可見崩點（破邊）。

當圓角處有尖角或崩點時，返修后平面邊緣易出現(xiàn)“塌邊”現(xiàn)象，需再次上盤低拋。如果返修次數(shù)過多，不僅耗工且出成率會大大降低。

如果如圖1所示中的K1處需要拋光，操作難度會增大，小直徑Φ′的錐度和尺寸公差及臺階高度h較難保證。

1.2.3 “較高難度”

斜臺階（斜面和臺階面需要拋光）且倒角為圓倒角的產(chǎn)品加工工藝復(fù)雜，如圖3所示。此類產(chǎn)品除具有“中等難度”的特性外，它還具有以下難度：成型時對刀具要求較高，斜面與臺階面的刀痕會直接影響拋光質(zhì)量；平面與圓倒角交接處的倒圓角在手工操作時，尺寸較難把握，與斜臺階相比，直臺階產(chǎn)品的臺階高度更難保證。

1.2.4 “超高難度”

此類光纖產(chǎn)品同時具備以上所述“中等難度”和“較高難度”的加工難度，是斜臺階和直臺階并存的多臺階產(chǎn)品，如圖4、圖5所示，且為大尺寸或超大尺寸的產(chǎn)品，產(chǎn)品外徑尺寸Φ，Φ′和Φ″均超過40 mm，光圈要求少于4個牛頓環(huán)。

此類光纖產(chǎn)品要求產(chǎn)品上下平面、倒圓角處、斜面和臺階面均使用冷光源檢驗，不允許有崩點、砂眼和劃痕存在，上下平面拋光等級要求較高。

產(chǎn)品總高度H和臺階高度h′，h″公差較小，既要兼顧臺階高度，還要保證總高度。如圖5所示，雙向雙臺階比圖4所示單向雙臺階加工難度會更大。

2.2 毛坯準備

切片后的毛坯，檢驗內(nèi)部斑點、雞絲等指標，修像位移小于80 um。

2.3 一次掃面

2.3.1 設(shè)備準備

使用D15（粒度為M6/12）磨頭，啟動設(shè)備LOH-120SL型加工中心，根據(jù)設(shè)備要求設(shè)定相應(yīng)工作參數(shù)。

2.3.2 加工

將毛坯按要求裝到設(shè)備卡頭上，啟動開始按鈕，并將毛坯高度掃至為：H+0.1+H′ mm（主要值尺寸H+公差尺寸0.1+預(yù)留尺寸H′），同時，檢驗毛坯上下平面是否有明顯刀痕。

2.4 開臺階成型

2.4.1 設(shè)備準備

啟動設(shè)備LOH-C2型加工中心及冷卻液水溫控制機，根據(jù)設(shè)備要求設(shè)定相應(yīng)工作參數(shù)。

2.4.2 設(shè)備編程

設(shè)定斜臺階高度加工尺寸為：h′+H′/2 mm（主要值尺寸h′+預(yù)留尺寸H′/2）；設(shè)定斜臺階外徑加工尺寸為：（Φ′+0.1+0.3）mm（主要值尺寸Φ′+公差尺寸0.1+預(yù)留尺寸0.3 mm）；設(shè)定直臺階高度加工尺寸為：h″ mm（主要值尺寸h″）；設(shè)定直臺階外徑加工尺寸為：（Φ″+0.05+0.1）mm（主要值尺寸Φ″+上公差尺寸0.05+預(yù)留尺寸0.1 mm）。

2.4.3 加工

按要求夾緊工件，啟動開始按鈕，設(shè)備自動運行直至工件加工結(jié)束，檢驗外形無明顯刀痕、崩邊后，繼續(xù)加工下一件。

2.5 單軸打砂

單軸打砂的具體的操作步驟為：①將成型的毛坯吸附到單軸機上，用不銹鋼片和W14金剛砂把毛坯的所有棱邊打磨保護性倒角，尺寸要求0.2×45°Max；②用圖8所示的斜臺階磨砂圈和W10金剛砂，對圖7所示毛坯的a和b部位進行打磨，確保b臺階面與上下平面的平行度且尺寸Φ″為（Φ″+0.04）mm（比Φ″的上公差尺寸小0.01 mm即可）；③用圖9所示直臺階磨砂圈和W10金剛砂，對圖7所示毛坯的c和d部位進行打磨，確保d臺階面與上下平面的平行度和c部位的錐度小于0.03 mm，保證臺階高度為（h″+0.03）mm；④需要注意的是，在打砂過程中，要用力均勻，保證無劃痕、無砂眼。

2.6 二次掃面

二次掃面的具體操作步驟為：①設(shè)備準備。刀具使用D7（粒度為M2.5/5）磨頭，其它各項參照一次掃面的要求。②檢測一次單軸打磨好的毛坯，測量斜臺階h′的實際高度，以下平面為基準掃上平面，保證h′尺寸為（h′+0.05+0.04）mm（主要值尺寸h′+上公差尺寸0.05+預(yù)留尺寸0.04 mm）。③以掃好的上平面為基準，掃下平面，并保證毛坯總高度H尺寸為（H+0.1+0.07）mm（主要值尺寸H+公差尺寸0.1+預(yù)留尺寸0.07 mm）。④需要注意的是，在掃面過程中，嚴格注意磕碰，注意上下平面無劃痕和凹坑。

2.7 二次單軸磨砂和拋光

保證二次掃面后的毛坯的f部位倒圓角為R0.5Max，且與上平面交界處無明顯尖角、無砂眼；用聚氨酯和拋光粉將毛坯的a，b，c和f部位分別亮拋。

2.8 低速拋光

低速拋光具體操作步驟為：①磨砂盤和拋光膠盤準備。用與毛坯同口徑（Φ）的廢毛坯試驗，制作符合2個牛頓環(huán)的專用磨砂盤和拋光膠盤。②光學低速拋光。對前道工序加工好的毛坯通過石膏盤分別進行上下平面的光學拋光，上平面光圈數(shù)少于2個牛頓環(huán)，下平面光圈數(shù)少于4個牛頓環(huán)。③在拋光過程中，要密切關(guān)注產(chǎn)品上下平面的光圈和塌邊情況，以便隨時調(diào)整。

2.9 下盤、送檢

將光學拋光好的產(chǎn)品下盤、清洗并送檢，工作流程結(jié)束后，需返修則按規(guī)定程序進行返修。

3 總結(jié)

3.1 特殊光纖產(chǎn)品工藝的主要流程

每次接到客戶新的訂單，如何進行加工、采取怎樣的工藝、怎樣保證質(zhì)量、如何保證產(chǎn)成率？對于我們都是一個新的挑戰(zhàn)，經(jīng)過長期的實踐，總結(jié)出了產(chǎn)品加工的主要工藝流程，如圖10所示。

3.2 特殊光纖產(chǎn)品工藝的關(guān)鍵點和難點

3.2.1 預(yù)留工件高度

預(yù)留工件高度，包括工件總高H和臺階高度h′和h″。一次掃面時主動加高毛坯工件的總高度至H+0.1+H′，H′根據(jù)情況一般預(yù)留0.3～0.5 mm之間。單軸加工時難以確定臺階高度h′和h″，因此成型加工時，斜臺階高度h′的尺寸要加至h′+ H′/2 mm，直臺階高度h″的尺寸為h″。這樣單軸操作相對變得簡單，單軸只需保證直臺階高度h″的要求尺寸（h″+0.03）mm即可，單軸結(jié)束后通過二次掃面來保證斜臺階高度h′的尺寸。二次掃面后產(chǎn)品總高度保證為（H+0.1+0.07）mm，這樣為上下平面拋光也留了加工余量（在高度H正公差上再加0.07 mm的余量，是根據(jù)長期工藝摸索所制定的，不同的產(chǎn)品還要做相應(yīng)調(diào)整）。

3.2.2 保證產(chǎn)品上下平面的質(zhì)量

光纖產(chǎn)品材料比較特殊，表面比較脆，容易因掉渣而出現(xiàn)破邊、崩點等現(xiàn)象，上下平面的光圈在拋光中不穩(wěn)定，磨砂盤和拋光膠盤也是通過長期的總結(jié)和試驗制作而成，同時通過各項工藝的優(yōu)化，還要為返修留有余量，這樣才能保質(zhì)保量地完成生產(chǎn)任務(wù)。

〔編輯：王霞〕

2.4.3 加工

按要求夾緊工件，啟動開始按鈕，設(shè)備自動運行直至工件加工結(jié)束，檢驗外形無明顯刀痕、崩邊后，繼續(xù)加工下一件。

2.5 單軸打砂

單軸打砂的具體的操作步驟為：①將成型的毛坯吸附到單軸機上，用不銹鋼片和W14金剛砂把毛坯的所有棱邊打磨保護性倒角，尺寸要求0.2×45°Max；②用圖8所示的斜臺階磨砂圈和W10金剛砂，對圖7所示毛坯的a和b部位進行打磨，確保b臺階面與上下平面的平行度且尺寸Φ″為（Φ″+0.04）mm（比Φ″的上公差尺寸小0.01 mm即可）；③用圖9所示直臺階磨砂圈和W10金剛砂，對圖7所示毛坯的c和d部位進行打磨，確保d臺階面與上下平面的平行度和c部位的錐度小于0.03 mm，保證臺階高度為（h″+0.03）mm；④需要注意的是，在打砂過程中，要用力均勻，保證無劃痕、無砂眼。

2.6 二次掃面

二次掃面的具體操作步驟為：①設(shè)備準備。刀具使用D7（粒度為M2.5/5）磨頭，其它各項參照一次掃面的要求。②檢測一次單軸打磨好的毛坯，測量斜臺階h′的實際高度，以下平面為基準掃上平面，保證h′尺寸為（h′+0.05+0.04）mm（主要值尺寸h′+上公差尺寸0.05+預(yù)留尺寸0.04 mm）。③以掃好的上平面為基準，掃下平面，并保證毛坯總高度H尺寸為（H+0.1+0.07）mm（主要值尺寸H+公差尺寸0.1+預(yù)留尺寸0.07 mm）。④需要注意的是，在掃面過程中，嚴格注意磕碰，注意上下平面無劃痕和凹坑。

2.7 二次單軸磨砂和拋光

保證二次掃面后的毛坯的f部位倒圓角為R0.5Max，且與上平面交界處無明顯尖角、無砂眼；用聚氨酯和拋光粉將毛坯的a，b，c和f部位分別亮拋。

2.8 低速拋光

低速拋光具體操作步驟為：①磨砂盤和拋光膠盤準備。用與毛坯同口徑（Φ）的廢毛坯試驗，制作符合2個牛頓環(huán)的專用磨砂盤和拋光膠盤。②光學低速拋光。對前道工序加工好的毛坯通過石膏盤分別進行上下平面的光學拋光，上平面光圈數(shù)少于2個牛頓環(huán)，下平面光圈數(shù)少于4個牛頓環(huán)。③在拋光過程中，要密切關(guān)注產(chǎn)品上下平面的光圈和塌邊情況，以便隨時調(diào)整。

2.9 下盤、送檢

將光學拋光好的產(chǎn)品下盤、清洗并送檢，工作流程結(jié)束后，需返修則按規(guī)定程序進行返修。

3 總結(jié)

3.1 特殊光纖產(chǎn)品工藝的主要流程

每次接到客戶新的訂單，如何進行加工、采取怎樣的工藝、怎樣保證質(zhì)量、如何保證產(chǎn)成率？對于我們都是一個新的挑戰(zhàn)，經(jīng)過長期的實踐，總結(jié)出了產(chǎn)品加工的主要工藝流程，如圖10所示。

3.2 特殊光纖產(chǎn)品工藝的關(guān)鍵點和難點

3.2.1 預(yù)留工件高度

預(yù)留工件高度，包括工件總高H和臺階高度h′和h″。一次掃面時主動加高毛坯工件的總高度至H+0.1+H′，H′根據(jù)情況一般預(yù)留0.3～0.5 mm之間。單軸加工時難以確定臺階高度h′和h″，因此成型加工時，斜臺階高度h′的尺寸要加至h′+ H′/2 mm，直臺階高度h″的尺寸為h″。這樣單軸操作相對變得簡單，單軸只需保證直臺階高度h″的要求尺寸（h″+0.03）mm即可，單軸結(jié)束后通過二次掃面來保證斜臺階高度h′的尺寸。二次掃面后產(chǎn)品總高度保證為（H+0.1+0.07）mm，這樣為上下平面拋光也留了加工余量（在高度H正公差上再加0.07 mm的余量，是根據(jù)長期工藝摸索所制定的，不同的產(chǎn)品還要做相應(yīng)調(diào)整）。

3.2.2 保證產(chǎn)品上下平面的質(zhì)量

光纖產(chǎn)品材料比較特殊，表面比較脆，容易因掉渣而出現(xiàn)破邊、崩點等現(xiàn)象，上下平面的光圈在拋光中不穩(wěn)定，磨砂盤和拋光膠盤也是通過長期的總結(jié)和試驗制作而成，同時通過各項工藝的優(yōu)化，還要為返修留有余量，這樣才能保質(zhì)保量地完成生產(chǎn)任務(wù)。

〔編輯：王霞〕

2.4.3 加工

按要求夾緊工件，啟動開始按鈕，設(shè)備自動運行直至工件加工結(jié)束，檢驗外形無明顯刀痕、崩邊后，繼續(xù)加工下一件。

2.5 單軸打砂

單軸打砂的具體的操作步驟為：①將成型的毛坯吸附到單軸機上，用不銹鋼片和W14金剛砂把毛坯的所有棱邊打磨保護性倒角，尺寸要求0.2×45°Max；②用圖8所示的斜臺階磨砂圈和W10金剛砂，對圖7所示毛坯的a和b部位進行打磨，確保b臺階面與上下平面的平行度且尺寸Φ″為（Φ″+0.04）mm（比Φ″的上公差尺寸小0.01 mm即可）；③用圖9所示直臺階磨砂圈和W10金剛砂，對圖7所示毛坯的c和d部位進行打磨，確保d臺階面與上下平面的平行度和c部位的錐度小于0.03 mm，保證臺階高度為（h″+0.03）mm；④需要注意的是，在打砂過程中，要用力均勻，保證無劃痕、無砂眼。

2.6 二次掃面

二次掃面的具體操作步驟為：①設(shè)備準備。刀具使用D7（粒度為M2.5/5）磨頭，其它各項參照一次掃面的要求。②檢測一次單軸打磨好的毛坯，測量斜臺階h′的實際高度，以下平面為基準掃上平面，保證h′尺寸為（h′+0.05+0.04）mm（主要值尺寸h′+上公差尺寸0.05+預(yù)留尺寸0.04 mm）。③以掃好的上平面為基準，掃下平面，并保證毛坯總高度H尺寸為（H+0.1+0.07）mm（主要值尺寸H+公差尺寸0.1+預(yù)留尺寸0.07 mm）。④需要注意的是，在掃面過程中，嚴格注意磕碰，注意上下平面無劃痕和凹坑。

2.7 二次單軸磨砂和拋光

保證二次掃面后的毛坯的f部位倒圓角為R0.5Max，且與上平面交界處無明顯尖角、無砂眼；用聚氨酯和拋光粉將毛坯的a，b，c和f部位分別亮拋。

2.8 低速拋光

低速拋光具體操作步驟為：①磨砂盤和拋光膠盤準備。用與毛坯同口徑（Φ）的廢毛坯試驗，制作符合2個牛頓環(huán)的專用磨砂盤和拋光膠盤。②光學低速拋光。對前道工序加工好的毛坯通過石膏盤分別進行上下平面的光學拋光，上平面光圈數(shù)少于2個牛頓環(huán)，下平面光圈數(shù)少于4個牛頓環(huán)。③在拋光過程中，要密切關(guān)注產(chǎn)品上下平面的光圈和塌邊情況，以便隨時調(diào)整。

2.9 下盤、送檢

將光學拋光好的產(chǎn)品下盤、清洗并送檢，工作流程結(jié)束后，需返修則按規(guī)定程序進行返修。

3 總結(jié)

3.1 特殊光纖產(chǎn)品工藝的主要流程

每次接到客戶新的訂單，如何進行加工、采取怎樣的工藝、怎樣保證質(zhì)量、如何保證產(chǎn)成率？對于我們都是一個新的挑戰(zhàn)，經(jīng)過長期的實踐，總結(jié)出了產(chǎn)品加工的主要工藝流程，如圖10所示。

3.2 特殊光纖產(chǎn)品工藝的關(guān)鍵點和難點

3.2.1 預(yù)留工件高度

預(yù)留工件高度，包括工件總高H和臺階高度h′和h″。一次掃面時主動加高毛坯工件的總高度至H+0.1+H′，H′根據(jù)情況一般預(yù)留0.3～0.5 mm之間。單軸加工時難以確定臺階高度h′和h″，因此成型加工時，斜臺階高度h′的尺寸要加至h′+ H′/2 mm，直臺階高度h″的尺寸為h″。這樣單軸操作相對變得簡單，單軸只需保證直臺階高度h″的要求尺寸（h″+0.03）mm即可，單軸結(jié)束后通過二次掃面來保證斜臺階高度h′的尺寸。二次掃面后產(chǎn)品總高度保證為（H+0.1+0.07）mm，這樣為上下平面拋光也留了加工余量（在高度H正公差上再加0.07 mm的余量，是根據(jù)長期工藝摸索所制定的，不同的產(chǎn)品還要做相應(yīng)調(diào)整）。

3.2.2 保證產(chǎn)品上下平面的質(zhì)量

光纖產(chǎn)品材料比較特殊，表面比較脆，容易因掉渣而出現(xiàn)破邊、崩點等現(xiàn)象，上下平面的光圈在拋光中不穩(wěn)定，磨砂盤和拋光膠盤也是通過長期的總結(jié)和試驗制作而成，同時通過各項工藝的優(yōu)化，還要為返修留有余量，這樣才能保質(zhì)保量地完成生產(chǎn)任務(wù)。

〔編輯：王霞〕