目前,用于非球面光學零件的主要材料有光學塑料、玻璃、石英、紅外鍺材料以及銅鋁等軟金屬材料,國外從上世紀60年代就開始了對非球面加工技術的研 究,20世紀80年代以來出現了許多新的非球面超精密加工技術,它們主要是:計算機數控單點金剛石車削技術(SPDT)、計算機數控超精密磨削及拋光技術以及光學塑料成型技術等。這些加工方法基本解決了各類非球面零件的加工問題,加工零件精度和效率高,適于批量生產非球面曲面加工。

 

 

非球面零件的加工方法有哪些？

 

根據工件材料形狀精度和口徑等因素的不同,加工非球面零件采用的加工方法也不同。對于銅、鋁等軟質材料可采用單點金剛石切削(SPDT)進行超精密加工,對于玻璃陶瓷等硬脆材料則主要是通過超精密磨削、研磨和拋光進行加工,也可以采用玻璃模壓成 型法,而對于光學樹脂材料則采用光學塑料成型技術, 如注射成型技術等。

 

計算機數控單點金剛石技術

 

它是在超精密數控車床上,采用天然單晶金剛石刀具,在對機床和加工環境進行精確控制條件下,直接利用天然金剛石刀具單點車削加工出符合光學質量要求的非球面光學零件,該技術主要用于加工中小尺寸、中等批量的紅外晶體和軟金屬材料的光學零件,其特點是生產效率高、加工硬度較低、重復性好、適合批量生產、加工成本比傳統的加工技術明顯降低。

 

超精密磨削技術

 

對于玻璃、陶瓷等硬材料來說,若采用車削方式加工非球面光學零件,其面形精度及表面粗糙度很難達到光學零件的要求,必須通過磨削或拋光進一步提高其表面精度。

 

計算機控制光學表面成形技術

 

用計算機控制的方法,使得在單位時間內,加工面上某一點的材料去除量正比于磨盤壓強及磨盤與加工點之間的相對速度。這種加工方法的實現難度很大

 

光學玻璃模壓成型技術

 

是一種高精度光學元件加工技術,它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,一次性直接模壓成型出達到使用要求的光學零件

 

光學塑料成型技術

 

是當前制造塑料非球面光學零件的先進技術,包括注射成型、鑄造成性和壓制成型等技術。注射成型法是將加熱成流體的定量的光學塑料注入到不銹鋼模具中,在加熱加壓條件下成型,冷卻固化后打開模具取出,即可獲得所需光學零件。

 

其他非球面加工技術

 

非球面的加工方法較多,但根據形成方法,非球面零件的加工可歸納為4類：復制成型法、附加成型法、去除成型法和特種加工法。