Principle of ultra precision machining technology for optical parts
時(shí)間：2023-08-10瀏覽次數(shù)：5331
[敏感詞]，向小型、笨重和低價(jià)的高效加工方向展開。光學(xué)塑料和玻璃壓鑄技術(shù)的快速展開使非球面透鏡本錢大幅降落，供應(yīng)量大幅增加成為可能，越來越多的各種光學(xué)系統(tǒng)開端采用。
例如很薄的變焦距鏡頭，在手機(jī)中得到了普遍的應(yīng)用。正是由于這些小型、笨重和低價(jià)的光學(xué)零件在各個(gè)范疇中的應(yīng)用不時(shí)擴(kuò)展，帶動了光學(xué)高效加工技術(shù)的迅猛展開。
第二，向超精細(xì)加工方向展開。[敏感詞]科學(xué)技術(shù)范疇特別是國防工業(yè)的技術(shù)進(jìn)度對超精細(xì)光學(xué)零件提出了新的央求。
例如載人航天、激光武器的光學(xué)系統(tǒng)、光纖通訊元件、光集成電路中的微型光學(xué)零件，都是超精細(xì)的光學(xué)零件。這些光學(xué)零件的加工精度致使抵達(dá)了納米級。這些零件的加工不能采用傳統(tǒng)的辦法，必需經(jīng)過超精細(xì)加工技術(shù)才干得以完成。傳統(tǒng)的光學(xué)零件的加工辦法已有百余年的歷史，能夠粗淺天文解為“一把沙子一把水”。而新的光學(xué)零件加工辦法始于上世紀(jì)70年代，軍用光學(xué)系統(tǒng)由白光拓展為紅外及激光系統(tǒng)，對光學(xué)零件也提出了成像質(zhì)量要好、體積要小、重量要輕、構(gòu)造還得簡單的艱巨央求。隨之光學(xué)加工行業(yè)中止了大范圍技術(shù)反動和創(chuàng)新活動，新的光學(xué)零件加工辦法不時(shí)涌現(xiàn)。目前，較為普遍采用的光學(xué)零件加工技術(shù)主要有：數(shù)控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)、數(shù)控研磨拋光技術(shù)、光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)、光學(xué)塑料成型技術(shù)、磁流變拋光技術(shù)、電鑄成型技術(shù)以及傳統(tǒng)的研磨拋光技術(shù)等。
二、超精細(xì)加工技術(shù)根本原理
1、數(shù)控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)
數(shù)控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)是一種非球面光學(xué)零件加工技術(shù)。它是在超精細(xì)數(shù)控車床上，采用自然單晶金剛石刀具，在特定的加工環(huán)境準(zhǔn)確控制條件下，運(yùn)用金剛石刀具單點(diǎn)車削加工出非球面光學(xué)零件。該技術(shù)主要用于中小尺寸紅外晶體和金屬資料的光學(xué)零件。
2、數(shù)控研磨拋光技術(shù)
數(shù)控研磨和拋光技術(shù)是由數(shù)控精細(xì)機(jī)床將工件外表經(jīng)過磨削加工成所需求的面形，之后經(jīng)過柔性拋光模拋光，使工件抵達(dá)技術(shù)央求的光學(xué)零件制造技術(shù)。該技術(shù)的原理接近古典法光學(xué)加工技術(shù)，主要是經(jīng)過機(jī)床的數(shù)字化精細(xì)控制來完成光學(xué)零件的精細(xì)加工。3、光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)，光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)是把軟化的玻璃放入高精度的模具中，在加溫加壓和無氧的條件下直接模壓成型出抵達(dá)運(yùn)用央求的光學(xué)零件。能夠說光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)的普推行應(yīng)用是光學(xué)玻璃零件加工技術(shù)的嚴(yán)重反動。此項(xiàng)技術(shù)對非球面玻璃零件的本錢降低及產(chǎn)量提升有著劃時(shí)期的意義。
三、光學(xué)零件超精細(xì)加工技術(shù)的應(yīng)用范圍
目前，采用金剛石車削技術(shù)能夠直接加工出抵達(dá)光學(xué)外表質(zhì)量央求的資料主要是有色金屬、鍺、塑料及紅外光學(xué)晶體，而關(guān)于玻璃的加工還不能抵達(dá)光學(xué)外表質(zhì)量央求，需求繼續(xù)研磨拋光修正。數(shù)控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)的另一個(gè)主要用處是加工各種模壓成型所需的精細(xì)模具。數(shù)控研磨拋光技術(shù)的主要加工資料是玻璃，這正補(bǔ)償了數(shù)控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)不能直接加工廢品光學(xué)玻璃零件的缺乏。該技術(shù)主要用于加工球面、非球面光學(xué)零件，是替代傳統(tǒng)古典法光學(xué)玻璃加工辦法的主要技術(shù)，具有精度高，加工效率高等優(yōu)點(diǎn)。目前，市場上該技術(shù)展開的歷史比擬長，成熟的設(shè)備較為全面，我國也展開了大量數(shù)控技術(shù)的研討。計(jì)算機(jī)數(shù)控研磨和拋光技術(shù)不只在數(shù)控設(shè)備自動化和加工精度方面獲得了很大的停頓，各種不同拋光辦法和原理的研討，極大的推進(jìn)了光學(xué)非球面加工技術(shù)的展開 。目前，光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)曾經(jīng)用來批量消費(fèi)精細(xì)的球面和非球面透鏡。不但可以制造常用的中等口徑透鏡，而且延伸到了100微米的微型透鏡陣列及50毫米的較大口徑透鏡，不但能夠制造軍、民用光學(xué)儀器中的球面和非球面光學(xué)零件，還能夠制造光通訊用的光纖耦合器用的非球面透鏡等。
四、光學(xué)零件超精細(xì)加工國內(nèi)外技術(shù)停頓狀況
1、國外非球面零件的超精細(xì)加工技術(shù)的現(xiàn)狀在國際上光學(xué)加工已展開到第五代數(shù)控加工工藝，抵達(dá)了高精度、高速度、高效率及專業(yè)化，已能夠完成高精度非球面零件的加工，其中比擬突出的是德國的光學(xué)加工技術(shù)。他們的數(shù)控加工技術(shù)不只涵蓋了從平面、棱鏡、球面到非球面等各種面型的銑磨成型、拋光技術(shù)，以及配套的高精度檢測技術(shù)，加工尺寸及檢測范圍從Φ1～800mm。在非球面的加工方面尤為突出，應(yīng)用先進(jìn)的技工工藝可輕松完成高精度非球面的加工。非球面的加工辦法有的用磨輪外緣點(diǎn)接觸銑磨、有的運(yùn)用彈性膜拋光再小磨頭修正拋光的方式；工件的裝夾方式有液壓、真空吸附等方式。
2、我國非球面零件超精細(xì)加工技術(shù)的現(xiàn)狀我國超精細(xì)加工技術(shù)的研討始于80年代初，與國外有著20余年的差距。我國軍工光電企業(yè)中的光學(xué)零件的加工技術(shù)經(jīng)過多年來的展開，非球面數(shù)控加工技術(shù)在近些年也有很大展開，特別是航空航天系統(tǒng)應(yīng)該引進(jìn)了些先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，局部企業(yè)的技術(shù)程度有了較大進(jìn)步，但兵器行業(yè)的光電企業(yè)光學(xué)加工普遍還是采用傳統(tǒng)的工藝，非球面的加工大局部是靠手工修磨，效率極低，手修過程還易出錯，牢靠性差。光學(xué)玻璃透鏡模壓成型也僅僅停留在毛坯階段。隨著現(xiàn)代化的兵器配備中對大口徑、高精度的非球面鏡的需求不時(shí)增加，非球面加工技術(shù)的進(jìn)步火燒眉毛。但由于進(jìn)口非球面數(shù)控加工設(shè)備價(jià)錢較高，大局部企業(yè)也只裝備了少量設(shè)備，只能處置現(xiàn)有高端產(chǎn)品的非球面加工。難以在此根底上構(gòu)成批量和提出新工藝。
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