| opticsky |
2007-07-18 10:45 |
國外光學(xué)加工技術(shù)的發(fā)展概況
1. 引 言 b3Q k;yz
'0w</g
如今我們不難發(fā)現(xiàn)，軍用武器系統(tǒng)中幾乎都裝備有各種各樣的光電傳感器件，而在這些光電傳感器件中，或多或少都采用了各種樣式的光學(xué)零件。從美國陸軍所作的一項調(diào)查報告的材料中我們知道，1980~1990年美國軍用激光和紅外熱成像產(chǎn)品所需要的各種光學(xué)零件就有114.77萬塊，其中球面光學(xué)零件為63.59萬塊，非球面光學(xué)零件為23.46萬塊，平面光學(xué)零件為18.1萬塊，多面體掃瞄鏡為9.62萬塊。拿M1坦克為例，其大約使用了90塊透鏡、30塊棱鏡以及各種反射鏡、窗口和激光元件。又如一具小小的AN/AVS-6飛行員夜視眼鏡就采用了9塊非球面光學(xué)零件和2塊球面光學(xué)零件。 {mUt|m 7!
- 9Dr;2\
從70年代開始，以紅外熱成像和高能激光為代表的軍用光學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展。軍用光學(xué)系統(tǒng)不但要求成像質(zhì)量好，而且要求體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單。這對光學(xué)加工行業(yè)是一個嚴(yán)峻考驗。為了跟上時代發(fā)展的步伐，設(shè)計和制作出質(zhì)地優(yōu)良的光學(xué)成像系統(tǒng)，光學(xué)零件加工行業(yè)于70年代開展了大規(guī)模技術(shù)革命和創(chuàng)新活動，研究開發(fā)出許多新的光學(xué)零件加工方法，如非球面光學(xué)零件的加工法。近10多年來，新的光學(xué)零件加工技術(shù)得到進(jìn)一步地推廣和普及。目前,國外較為普遍采用的光學(xué)零件加工技術(shù)主要有: 計算機數(shù)控單點金剛石車削技術(shù)、光學(xué)玻璃透鏡模壓成型技術(shù)、 光學(xué)塑料成型技術(shù)、 計算機數(shù)控研磨和拋光技術(shù)、 環(huán)氧樹脂復(fù)制技術(shù)、 電鑄成型技術(shù)……以及傳統(tǒng)的研磨拋光技術(shù)等。 //'&a-%$^
|A\o
2.計算機數(shù)控單點金剛石車削技術(shù) 0n}v "61q
\q\"=
計算機數(shù)控單點金剛石車削技術(shù)，是由美國國防科研機構(gòu)于60年代率先開發(fā)、80年代得以推廣應(yīng)用的非球面光學(xué)零件加工技術(shù)。它是在超精密數(shù)控車床上，采用天然單晶金剛石刀具，在對機床和加工環(huán)境進(jìn)行精確控制條件下，直接利用金剛石刀具單點車削加工出符合光學(xué)質(zhì)量要求的非球面光學(xué)零件。該技術(shù)主要用于加工中小尺寸、中等批量的紅外晶體和金屬材料的光學(xué)零件，其特點是生產(chǎn)效率高、加工精度高、重復(fù)性好、適合批量生產(chǎn)、加工成本比傳統(tǒng)的加工技術(shù)明顯降低。采用該項金剛石車削技術(shù)加工出來的直徑120mm以下的光學(xué)零件,面形精度達(dá)l/2～1l，表面粗糙度的均方根值為0.02～0.06mm。 Fw:_O2
&\%\ "Zh
目前，采用金剛石車削技術(shù)可以加工的材料有：有色金屬、鍺、塑料、紅外光學(xué)晶體（碲鎘汞、銻化鎘、多晶硅、硫化鋅、硒化鋅、氯化納、氯化鉀、氯化鍶、氟化鎂、氟化鈣、鈮酸鋰、KDK晶體）無電鎳、鈹銅、鍺基硫族化合物玻璃等。上述材料均可直接達(dá)到光學(xué)表面質(zhì)量要求。此技術(shù)還可加工玻璃、鈦、鎢等材料，但是目前還不能直接達(dá)到光學(xué)表面質(zhì)量要求，需要進(jìn)一部研磨拋光。 6-z(34&N
Gt)ij?~
計算機數(shù)控單點金剛石車削技術(shù)除了可以用來直接加工球面、非球面光學(xué)零件外，還可以用來加工各種光學(xué)零件的成型模具和光學(xué)零件機體，例如加工玻璃模壓成型模具、復(fù)制模具、光學(xué)塑料注射成型模具和加工復(fù)制環(huán)氧樹脂光學(xué)零件用的機體等。該技術(shù)與離子束拋光技術(shù)相結(jié)合，可以加工高精度非球面光學(xué)零件；與鍍硬碳膜工藝和環(huán)氧樹脂復(fù)制技術(shù)相結(jié)合，可生產(chǎn)較為便宜的精密非球面反射鏡和透鏡。假若在金剛石車床上增加磨削附件或采用陶瓷刀具、安裝精密夾具和采用在－100°C低溫進(jìn)行金剛石切削等措施，此項技術(shù)的應(yīng)用范圍將可進(jìn)一步擴大。目前,美國亞里桑那大學(xué)光學(xué)中心已經(jīng)使用該技術(shù)取代了傳統(tǒng)的手工加工工藝，但加工玻璃光學(xué)零件時，還不能直接磨削成符合質(zhì)量要求的光學(xué)鏡面，仍然需要進(jìn)行柔性拋光。 /> N#
| |