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電子發(fā)燒友網(wǎng)>電子資料下載>電子元器件應用>非球面光學零件超精密技術(shù)的全解析

非球面光學零件超精密技術(shù)的全解析

2017-11-03 | rar | 0.1 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

  非球面光學元件是指面形由多項高次方程決定、面形上各點的半徑均不同的光學元件。一般應用在光學系統(tǒng)中的透鏡及反射鏡,曲面型式多數(shù)為平面和球面,原因是這些簡單型式的曲面加工、檢驗容易,但是用在某些高度精密成像系統(tǒng)有一定的限度。雖然非球面的復雜曲面制造困難,但是某些光學系統(tǒng)中依然是需要的。采用非球面技術(shù)設計的光學系統(tǒng),可消除球差、慧差、像散、場曲,減少光能損失,從而獲得高質(zhì)量的圖像效果和高品質(zhì)的光學特性。

  1.1 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比擬的良好的成像質(zhì)量,在光學系統(tǒng)中能夠很好的矯正多種像差,改善成像質(zhì)量,提高系統(tǒng)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(jié)構(gòu),降低成本并有效的減輕儀器重量。

  非球面光學零件在軍用和民用光電產(chǎn)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、衛(wèi)星紅外望遠鏡、錄像機鏡頭、錄像和錄音光盤讀出頭、條形碼讀出頭、光纖通信的光纖接頭、醫(yī)療儀器等中。

  1.2 國外非球面零件的超精密加工技術(shù)的現(xiàn)狀

  80年代以來,出現(xiàn)了許多種新的非球面超精密加工技術(shù),主要有:

  計算機數(shù)控單點金剛石車削技術(shù)、計算機數(shù)控磨削技術(shù)、計算機數(shù)控離子束成形技術(shù)、計算機數(shù)控超精密拋光技術(shù)和非球面復印技術(shù)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(shù)控技術(shù),均具有加工精度較高,效率高等特點,適于批量生產(chǎn)。

  進行非球面零件加工時,要考慮所加工零件的材料、形狀、精度和口徑等因素,對于銅、鋁等軟質(zhì)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(chǎn)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(shù)如離子束拋光等。

  國外許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(tǒng),如Rank Pneumo公司生產(chǎn)的Nanoform300、 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。

  1.3 我國非球面零件超精密加工技術(shù)的現(xiàn)狀

  我國從80年代初才開始超精密加工技術(shù)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、哈爾濱工業(yè)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(shù)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(nèi)第一個從事超精密加工技術(shù)研究的重點實驗室。

  2、非球面零件超精密切削加工技術(shù)

  美國Union Carbide公司于1972年研制成功了 R―θ方式的非球面創(chuàng)成加工機床。這是一臺具有位置反饋的雙坐標數(shù)控車床,可實時改變刀座導軌的轉(zhuǎn)角θ和半徑 R,實現(xiàn)非球面的鏡面加工。加工直徑達φ380mm,加工工件的形狀精度為±0.63μm,表面粗糙度為Ra0.025μm。

  摩爾公司于1980年首先開發(fā)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 Rank Pneumo公司于1980年向市場推出了利用激光反饋控制的兩軸聯(lián)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,加工工件形狀精度達 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、Nanoform300等機床,該公司又在上述機床的基礎(chǔ)上,于1990年開發(fā)出Nanoform600,該機床能加工直徑為600mm的非球面反射鏡,加工工件的形狀精度優(yōu)于0.1μm,表面粗糙度優(yōu)于0.01μm。

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