非球面光学零件的超精密加工技术

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防攻击空间非球面光学零件常用的有椭球面镜、抛物面镜、双曲面镜等,其是一种非常重要的光学零件。相对于球面镜而言,非球面镜具有许多优点,其可以消除球面镜片在光传递过程中产生的彗差、球差、像散、场曲及畸变等诸多不利因素,减少光能损失,具有高品质的光学特征,可以获得高品质的图像效果。另外,其能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件,从而简化仪器结构,减轻仪器总质量,降低成本。
非球面光学产品的应用前景非常广阔,在国防、航空航天领域,大型或超大型光学产品的开发是空间和国防技术的关键,体现着一个国家的科技水平和经济实力。而在民用产品领域,如:数码相机、电脑摄像头、条形码读出头、光纤通讯以及激光产品等,也已经成为与人民生活息息相关的核心技术。因此,非球面光学零件超精密加工技术的研究一直是制造领域的热点。
1国外非球面零件的超精密加工技术
国外从20世纪60年代就开始了对非球面零件加工技术的研究,20世纪80年代以来出现了许多新的非球面超精密加工技术,主要有:计算机数控单点金刚石车削技术(SPDT)、超精密磨削和抛光技术、计算机控制光学表面成形技术(CCOS)、光学玻璃模压成型技术、光学塑料成型技术以及非球面零件的特种加工技术等。
1.1计算机数控单点金刚石车削技术
计算机数控单点金刚石车削技术(SPDT)是在超精密数控车床上,采用天然单晶金刚石刀具,在对机床和加工环境进行精确控制的条件下,直接利用天然金刚石刀具单点车削出符合光学品质要求的非球
合胞病毒面光学零件。该技术主要用于加工中小尺寸、中等批量的红外晶体和软金属材料的光学零件,其特点是生产效率高、成本低、重复性好、适合批量生产。1.2超精密磨削和抛光技术
超精密磨削和抛光能进一步提高光学零件的表面精度,尤其是对于采用玻璃、陶瓷等硬脆材料制造的非球面零件。其中,延性磨削方式可以使材料以“塑性”流动方式去除,加工表面不产生脆性断裂现象[2]。延性磨削方式可以保证未变形切削厚度小于脆性——
—塑性(或称延性)转换临界值。能满足这种磨削条件的方式称为延性磨削方式。
icon1.3计算机控制光学表面成形技术
计算机控制光学表面成形技术(computeropticalsurfcing,CCOS)是利用一个比被加工器件小得多的抛光工具,根据光学表面面形检测的结果,由计算机控制加工参数和加工路径完成加工。由于计算机控制抛光可以精确地控制研抛过程中的材料去除量,和传统研抛方法
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相比,大大提高了加工效率和成品率。1.4光学玻璃模压成型技术
光学玻璃模压成型技术是一种高精度光学零件加工技术,开发于20世纪80年代中期。其是把软化的玻璃放入高精度的模具中,在加温加压和无氧的条件下,一次性直接模压成型出达到使用要求的光学零件。光学玻璃模压成型法具有工序简单集中,节省场地、可以批量生产的特点,但是模具精度要求极高,加工成本很高。
1.5光学塑料成型技术
光学塑料成型技术是目前制造塑料非球面光学零件的先进技术,包括注射成型、压制成型和铸造成型等技术。光学塑料注射成型技术主要用来生产直径100mm以下的非球面光学零件,也可制造微型透
浅谈非球面光学零件的超精密加工技术
成清校1,宋健1,王鹏超2,路兰卿1
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(1.北京航天试验技术研究所,北京100074;2.西安航天动力试验技术研究所,西安710100)
摘要:对国内外非球面光学零件的超精密加工技术、设备以及发展状况进行了分析和总结,指出了我国与国外先进水平的差距,并对我国非球面超精密加工技术的发展提出了建议。
关键词:非球面;光学零件;超精密加工
中图分类号:TG506文献标识码:B文章编号:1672-545X(2012)11-0104-03收稿日期:2012-08-06
作者简介:成清校(1984—),男,工程师,工学硕士,主要研究方向为精密与超精密加工技术。
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