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      國內外非球面光學透鏡、光學反射鏡、棱鏡加工技術有哪些?

      作者:時間:2019-08-29 11:05:32216 次瀏覽

      在光學元件應用普遍的今天,各種的球面及非球面的光學元件 即光學透鏡、反射鏡、棱鏡等光學元件已經越來越備受關注,各種的紅外材料也被應用廣泛。今天主要來看看國內外非球面光學透鏡、光學反射鏡、棱鏡是如何加工的?有哪些具體的技術呢?

      一:非球面光學零件的作用   

      非球面光學零件是一種非常重要的光學零件,常用的有拋物面鏡、雙曲面鏡、橢球面鏡等。非球面光學零件可以獲得球面光學零件無可相比的良好的成像質量,在光學系統中能夠很好的矯正多種像差,改善成像質量,提高系統鑒別能力,它能以一個或幾個非球面零件代替多個球面零件,從而簡化儀器結構,降低成本并有效的減輕儀器重量。   

      非球面光學零件在各種光電產品上的應用也很廣泛,如在攝影鏡頭和取景器、電視攝像管、變焦鏡頭、電影放影鏡頭、紅外看遠鏡、錄像機鏡頭、錄像和錄音光盤讀出頭、條形碼讀出頭、光纖通訊的光纖接頭、各種儀器等中。   

      二:國外非球面零件的超精密加工技術的現狀   

      80年代以來,出現了很多種新的非球面超精密加工技術,主要有:計算機數控單點金剛石車削技術、計算機數控磨削技術、計算機數控離子束成形技術、計算機數控超精密拋光技術和非球面復印技術等,這些加工方法,基本上解決了各種非球面鏡加工中所存在的問題。前四種方法運用了數控技術,均具有加工精度較高,快速,省時等特點,適于批量生產。   

      進行非球面零件加工時,要考慮所加工零件的材料、外形、精度和口徑等因素,對于銅、鋁等軟質材料,可以用單點金剛石切削(SPDT)的方法進行超精加工,對于玻璃或塑料等,當前主要采用先超精密加工其模具,而后再用成形法生產非球面零件,對于其它一些高硬度的脆性材料,目前主要是通過超精密磨削和超精密研磨、拋光等方法進行加工的,另外.還有非球面零件的特種加工技術如離子束拋光等。   

      國外很多公司己將超精密車削、磨削、研磨以及拋光加工集成為一體,并且研制出超精密復合加工系統,如RankPneumo公司生產的Nanoform250、CUPE研制的Nanocentre、日本的AHN60―3D、ULP一100A(H)都具有復合加工功能,這樣可以便非球面零件的加工更加靈活。   

      三:我國非球面零件超精密加工技術的現狀   

      我國從80年代初才開始超精密加工技術的研究,比國外整整落后了20年。近年來,該項工作開展較好的單位有北京機床研究所、中國航空精密機械研究所、哈爾濱產業大學、中科院長春光機所應用光學重點實驗室等。   

      為更好的開展對此項超精密加工技術的研究,國防科工委于1995年在中國航空精密機械研究所首先建立了國內從事超精密加工技術研究的重點實驗室。   

      四:非球面零件超精密切削加工技術   

      美國UnionCarbide公司于1972年研制成功了R―θ方式的非球面創成加工機床。這是一臺具有位置反饋的雙坐標數控車床,可實時改變刀座導軌的轉角θ和半徑R,實現非球面的鏡面加工。加工直徑達φ380mm,加工工件的外形精度為±0.63μm,表面粗糙度為Ra0.025μm。   

      摩爾公司于1980年首先開發出了用3個坐標控制的M―18AG非球面加工機床,這種機床可加工直徑356mm的各種非球面的金屬反射鏡。   

      英國RankPneumo公司于1980年向市場推出了利用激光反饋控制的兩軸聯動加工機床(MSG―325),該機床可加工直徑為350mm的非球面金屬反射鏡,加工工件外形精度達0.25-0.5μm,表面粗糙度Ra在0.01-0.025μm之間。隨后又推出了ASG2500、ASG2500T等機床,該公司又在上述機床的基礎上,于1990年開發出Nanoform600,該機床能加工直徑為600mm的非球面反射鏡,加工工件的外形精度優于0.1μm,表面粗糙度優于0.01μm。   代表當今高水平的超精密金剛石車床是美國勞倫斯.利弗莫爾(LLNL)實驗室于1984年研制成功的LODTM,它可加工直徑達2100mm,重達4500kg的工件,其加工精度可達0.25μm,表面粗糙度Ra0.0076μm,該機床可加工平面、球面及非球面,主要用于加工激光核聚變工程所需的零件、紅外線裝置用的零件和大型天體反射鏡等。   

      英國Cranfield大學精密工程研究所(CUPE)研制的大型超精密金剛右鏡面切削機床,可以加工大型X射線天體看遠鏡用的非球面反射鏡(直徑可達1400mm,長度為600mm的圓錐鏡)。該研究所還研制成功了可以加工用于X射線看遠鏡內側回轉拋物面和外側回轉雙曲面反射鏡的金剛石切削機床。   

      日本開發的超精密加工機床主要是用于加工民用產品所需的透鏡和反射鏡,目前日本制造的加工機床有:東芝機械研制的ULG―l00A(H)不二越公司的ASP―L15、豐田工機的AHN10、AHN30×25、AHN60―3D非球面加工機床等。

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