光学零件加工主要难点的分析.docx

螀光学零件加工主要难点的分析羄本文根据光学零件在当今科学技术中的重要作用,阐述了球面及非球面光学零件的各种加工方法及其难点,讨论解决加工难点的方向和可行方法。莃 1光学零件的重要性及其加工技术的现状衿随着现代科学技术的不断发展,光技术在航天、航空、天文、电子、激光以及光通讯等众多领域的应用越来越广泛,在激烈竞争的科学技术、经济和国防等领域显得越来越迫切和重要。而且光技术中所需的光学零件越来越向高精度、微型化和超大型化方向发展,这就使过去的传统光学零件加工技术很难适应新的发展需求。为此,各技术先进国家投入大量的人力物力研发加工各种光学零件的新技术。由于光技术中所需的光学零件的种类和形状很多,所涉及的加工技术的设备和加工方法种类也很多。其中镜头的加工技术最具有代表性。当前就透镜和反射镜的加工技术,除传统加工技术外,已研发出的有数控车削技术、数控磨削技术、数控抛光技术、塑料注塑技术、玻璃模压技术、激光飞秒加工技术、复制技术和电解技术等等。而新近所研发出的多种加工技术几乎都是为了解决非球面镜头的加工问题而提出的。但每一种加工方法均有其应用范围的局限性。如数控加工、磁流变抛光和离子抛光适用于单件小批量,而注塑、模压和复制等技术适用于大批量加工。一般而言,不论单个玻璃透镜,还是用于注塑和模压的模具的型腔,均需使用磨削方法精磨后再抛光才能达到精度和粗糙度的质量要求,所以精磨是保证精度和提高加工效率的重要工序,为了更加提高加工效率,目前国外有的学者正在进行以磨削代替抛光的研究。由于磨削和抛光机理不同,能否真正实现以磨代抛很难预言,但就当前情况而言,从加工效率考虑,主要是以磨削方法最大限度地提高面形精度和降低表面粗糙度,而以抛光方法最终来保证表面质量并对面形进行微小修正。芆如何提高精磨的面形精度、降低表面粗糙度是提高光学透镜加工效率的重要措施之一。为此作者对精磨过程进行了分析,讨论了精磨加工中的难点和改进的方向以及可行方法。肅 2光学零件加工原理及方法蒁由于光学零件的种类和形状多种多样,研发出的加工原理及方法也种类繁多,可查得具体的加工原理有50多种。但就其加工原理大体可分为如下四大类:变形加工原理,附加加工原理,变质加工原理和去除加工原理。艿光学零件加工主要难点的分析2羇(1)变形加工原理:有热变形、注塑成型、模压等。***(2)附加加工原理:有涂镀、蒸镀、离子镀,、电镀、电铸和树脂复制等。袃(3)变质加工原理:有以渗透的方法沿轴向或径向改变材质的折射率的方法。羂(4)去除加工原理:有传统手工研磨抛光、成型工具轨迹成型、仿形靠模轨迹成型、机构轨迹成型和数控轨迹成型方法等。螇对上述所有加工方法的原理进行分析,容易得出轨迹成型原理是最基本的加工原理的结论。如变形加工方法中热变形、注塑成型以及模压成型都必须预先用一种轨迹加工方法制好一种模具才行,附加加工方法中的涂镀、蒸镀、离子镀、电镀、复制以及电解,也必须事先有一个按某一种轨迹方法加工好的工件或模具才行,变质加工方法中也是事先有一个按某一种轨迹方法加工好的工件,才能实施离子渗透来改变轴向或径向改变折射率,而所有去除加工方法全都是直接用某一种轨迹成型的。因此,对所采用的具体轨迹成型原理的分析是查找加工难点的最合理、有效的分析方法。羄 3光学透镜加工难点的原因分析羂不论用任何一种方法加工一个零件,其面形精度和表面质量是同时产生的一种质量状况,就当前加工技术而言,单纯要求很高精度的面形或单纯要求很高质量的表面,并不是很难的技术,但同时要求很高的面形精度和很高的表面质量是一种很难的加工技术,而光学零件加工技术就是这样一种很难的加工技术。所以光学零件加工技术也是代表一个国家超精密加工技术的水平。作者从分析现今普遍所采用的几种加工方法入手分析了加工的主要难点所在。蒁 ,而且至今是一种对少量的超小型或大型或特殊形状的光学零件加工非常行之有效的加工方法。实际上,人手是“万能”的,光学加工“手艺人”手拿着工具一点一点地去除多余部分,边加工、边检测,直到合格为止,这是一种以工具的某一部分轨迹逐渐去除材料的轨迹加工方法。手工加工方法,具有加工品种和尺寸多样,设备和工具简单、投入少、灵活等优点,但加工周期长、重复性差和要求操作者技术水平高等缺点使其不适应批量和大量生产。手工加工方法造成上述缺点的根本原因在于操作者所依据的加工轨迹是非常随意的工具的轨迹,而不是加工中可依据的准确轨迹所致。。所以经长时间努力研发出了几十种可依据的轨迹加工技术。其中最为有效的加工方法是当前广泛采用的球面加工技术。当