一种中小口径非球面元件数控抛光技术

基于自主设计研制的FSGJ-3型非球面数控加工中心,针对口径φ108 mm凸非球面透镜(曲率半径R＝318 mm,k=－3),研究了非球面粗抛光工艺、精抛光工艺、抛光设备、磨料以及相关工艺参数,提出了规范的中小口径非球面加工的工艺方法和新型轮式抛光技术,实现了中小口径非球面元件的数控快速精密铣磨成型,且保证了光学零件具有较高的面形精度。抛光后元件面形精度达到0.306 λ(PV)、0.028λ(RMS) (λ=0.632 8μm)。满足了在光学系统中使用非球面零件,明显改善像质,提高光学特性,减少光学零件数目,从而简化系统结构,减小系统体积,减轻系统质量的目的。     

非球面塑料透镜的设计及制造工艺研究

非球面的高效加工技术是近20年来国际上各发达国家十分重视开发的技术。迄今，国外的主要加工工艺分三类：第一、采用光学塑料一次注塑成型非球面透镜；第二、在光学球面玻璃基体上“复合”一层高分子材料，构成所谓“复合非球面透镜”；第三、采用光学玻璃用热压法一次成型非球面透镜。该项目在国内首次成功地探索采用光学塑料一次注塑成型非球面透镜的相关技术。其关键技术是：第一、采用CAD技术，设计含非球面塑料透镜的光学系统；第二、采用CAM技术，加工铜制或钢制的型芯的非球面，特别是钢制型芯的非球面最终还需采用精密光学研磨…     

光学玻璃非球面元件模压过程仿真与实验

为了分析光学玻璃非球面元件模压工艺过程并选择出最优的加工工艺参数,采用有限元分析模型,对L-BAL42光学玻璃非球面元件的模压过程进行了预先工艺仿真。基于有限元分析软件MSC.Marc仿真了非球面光学玻璃模压工艺过程,讨论了模压速率、模压温度对光学玻璃非球面元件模压成型后等效应力的影响,并获得了最优的工艺参数。最后使用GMP-415V光学玻璃模压设备,实验给出一个非球面透镜的模压结果,其面形精度PV值优于0.3,表面粗糙度Ra小于3nm。其结果表明,采用有限元仿真光学玻璃非球面元件的模压工艺工程是可行的,可用于各种光学材料和各种非球面元件的预先仿真工艺分析,为各种元件的模压快速成型提供技术保障。实验研究达到了高精度光学玻璃非球面元件模压快速成型的目的。     

φ50mm石英非球面零件批量化生产数控研抛技术的应用研究

非球面光学元件的加工技术在近些年有了一定的发展,如计算机数控单点金刚石车削技术、光学玻璃透镜模压成型技术、光学塑料成型技术、计算机数控研磨和抛光技术、环氧树脂复制技术、电铸成型技术以及传统的研磨抛光技术等.目前,世界先进国家均开展了光学非球面的数控铣磨和抛光技术的研究,如美国的Rochester大学和以德国Satisloh、Optotech、LOH公司等为代表,利用计算机自动控制技术,实现非球面元件的快速精密铣磨成型,并且能够保证光学零件具有较高的面形精度.国内的凤凰、中光学、舜宇等企业均已将发展非球面镜技术和产品作为企业发展和新产品开发的重要方向.     

非球面塑料透镜钢制模具型腔的加工工艺研究

介绍一种应用 CAD/CAM 技术,加工钢制非球面塑料透镜型腔的工艺。它涉及到非球面钢制型腔的工艺型腔设计、数控成型、精修抛光、测量等一系列技术。已制造了多种非球面型腔,正应用于照相机取景器、摄影镜头、望远镜、小型变焦镜头等产品。其中 T902照相机摄影镜头已成批生产,精度达到设计和使用的要求。     

玻璃非球面透镜数控加工初探

玻璃非球面零件的加工是目前光学零件加工技术中较为辣手的问题之一。本文根据零件加工中的一些实际经验，介绍玻璃非球面透镜的数控加工方法，阐述加工过程的四大步骤以及检测和修正办法。为常规非球面零件的加工提供工艺技术支持。     

对于非球面度较大的非球面光学零件的加工方法

在特种光学加工中，对于非球面度较大的非球面零件加工，无论是铣磨还是抛光。都存在一定难度，特别是在最大非球面度处有较小拐角的非球面零件，铣磨时磨轮由于加工轨迹在拐角处的突变，易撞掉或撞碎零件，而抛光时在具有较小拐角处更难以抛亮，同时也增大了修抛难度。本文针对此问题，以加工非球面Si单晶为例，在保证有效口径情况下，通过在该透镜的最大非球面度处(或附近某点处)作切线至透镜口径处的加工方法，使光洁度得到有效改善，同时进行面形修正补偿，使非球面面形最大偏差(Rt)达到1μm以下。     

Ф50mm石英非球面零件批量化生产数控研抛技术的应用研究

非球面光学元件的加工技术在近些年有了一定的发展,如计算机数控单点金刚石车削技术、光学玻璃透镜模压成型技术、光学塑料成型技术、计算机数控研磨和抛光技术、环氧树脂复制技术、电铸成型技术以及传统的研磨抛光技术等。目前,世界先进国家均开展了光学非球面的数控铣磨和抛光技术的研究,如美国的Rochester大学和以德国Satisloh、Optotech、LOH公司等为代表,利用计算机自动控制技术,实现非球面元件的快速精密铣磨成型,并且能够保证光学零件具有较高的面形精度。国内的凤凰、中光学、舜宇等企业均已将发展非球面镜技术和产品作为企业发展和新产品开发的重要方向。     

非球面塑料透镜钢制模具型腔的加工工艺研究

介绍一种应用ＣＡＤ／ＣＡＭ技术，加工钢制非球面塑料透镜型腔的工艺。它涉及到非球面钢制型腔的工艺型腔设计、数控成型、精修抛光、测量等一系列技术。已制造了多种非球面型腔，正应用于照相机取景器、摄影镜头、望远镜、小型变焦镜头等产品。其中Ｔ９０２照相机摄影镜头已成批生产，精度达到设计和使用的要求。     

Ф420mm高次非球面透镜的加工与检测

介绍了Ф420mm熔石英高次非球面透镜的加工与检测方法。对现有数控加工工艺进行了优化,通过分工序加工方式,依次采用机器人研磨、抛光和离子束修形技术完成了透镜的加工。进行非球面透镜检测时,考虑透镜的凹面为球面,利用球面波干涉仪对其面形进行了直接检测,剔除干涉仪标准镜镜头参考面误差后,透镜凹面的精度达到0.011λ-RMS;针对透镜的凸面为高次非球面,采用基于背后反射自准法的零位补偿技术对其进行面形检测,其精度达到0.013λ-RMS。最后,采用一块高精度标准球面镜对加工后透镜的透射波前进行了自消球差检测,得到其波前误差为0.013λ-RMS。试验结果表明,非球面透镜各项技术指标均满足设计要求。所述工艺方法亦适用于更大口径的非球面透镜及其他类型非球面光学元件的高精度加工.     

面成型光固化方法研究

阐述了一种面成型的光固化成型加工方法,系统采用普通紫外光作为成型光源,它的频谱可以与光敏树脂的吸收频谱匹配,从而固化树脂材料.紫外光经过椭球反射镜的反射后,汇聚到聚光透镜的焦点位置,并且通过透镜产生平行的紫外光束.成型零件的截面特征是由位于光敏树脂上方的掩模产生的,通过对比实验F46薄膜、聚四氟乙烯薄膜、THV610薄膜、聚酯薄膜、石英玻璃、有机玻璃等掩模材料对于紫外光的透射率,证实几种塑料薄膜的紫外光透射率差别不大.在临界光学系统下进行的工艺实验结果表明,该成型方式能大幅提高零件的成型速度,是一种有效的成型方法.     

非球面光学零件的制造——国外情况介绍

在光学系统中采用非球面透镜能显著地提高系统的像质而受到光学设计者的重视。然而,目前由于受到加工与检验技术的限制,未能得到广泛的应用。本文对非球面光学零件的特点及应用作了简单的介绍,系统地介绍了加工非球面零件的各种方法,并进行了一定的分析,对检验技术也略作介绍,最后,对非球面零件的加工前景作了展望。     

非球面加工机床的设计

随着科学技术的发展,对高性能大型非球面零件的需求越来越迫切,同时对大型非球面零件的加工设备和加工工艺的要求也越来越高.文章介绍了一种集铣磨成型、研磨抛光为一体的大型非球面加工机床的设计过程.从分析大型非球面零件加工需求出发,介绍了机床的总体方案及关键零部件的设计,并给出了设计结果.结果表明该机床能够满足非球面加工的要求.     

基于Gabor小波的磨床微进给电控装置的设计与研究

设计了用于加工小口径非球面光学零件在磨床上实现脆性材料超精密磨削的微进给控制装置和基于Gabor小波的多通道滤波器。试验表明,在光学零件磨床上应用本装置对光学透镜进行磨削后,工作表面粗糙度可达Rα=0.02μm,能够满足小口径非球面光学零件精磨的技术指标要求。     

非球面透镜的磨制与检测

本装置是一套加工非球面透镜过程中磨制与检测的装置.磨制的方法是把非球面透镜固定在一个专用夹具上进行边修边检.检测的方法是采用光学系统装置进行检测.这样的方法设备简单,检测精度高,速度快,适合于高精度非球面透镜的透镜制造.     

一种非球面面形测量操作法

针对常见的非球面面形测量问题,本文提出了一种新的非球面面形测量操作方法,并将此方法运用于生产加工过程,取得了很好的实践效果。本方法解决了直接面形轮廓法测量非球面的难题,同时为金刚石车床迅速高效加工高精度非球面透镜零件提供了先决条件。     

摩擦系数对非球面玻璃透镜模压成型的影响

研究了非球面透镜玻璃模压成型过程中玻璃-模具界面的摩擦行为对成型透镜质量及成型效率的影响。针对不同的摩擦系数,对玻璃模压过程进行了热-机耦合的有限元模拟。结果表明:(1)随着摩擦系数的增大,透镜表面的等效应变减小,而透镜内部的等效应变明显增大,合模时间变长;(2)随着摩擦系数的增大,透镜内的残余应力的最大值增大,残余应力向透镜表面集中;(3)摩擦系数对透镜成型后的面型偏差影响很小。因此,为了降低透镜成型后的残余应力和提高成型效率,应减小模具和透镜接触面上的摩擦系数,但无法通过改善接触面上的摩擦情况来减小面型偏差。     

国外光学冷加工工艺概况

国外在光学冷加工工艺的发展上,主要有以下五个方面:大批量生产及中等精度的光学零件生产,正朝着机械化、自动化的方向发展;高精度及多面体等精密零件正朝着更高精度的方向发展;对非球面透镜的加工正在进行大力的研究;光学测试技术的研究不断深入,新颖的精密仪器不断出现;塑料透镜的应用已越来越广泛,并已进行了大量的研究工作。本文,对国外大批量生产的中等精度光学透镜加工工艺的发展及研究情况作一简述。     

非球面曲面光学零件超精密加工装备与技术

"Nanosys-300非球面曲面超精密复合加工系统"是 "九五"重点预研课题-"非球面曲面的超精密加工与测量技术"的主要研究成果.重点对非球面曲面光学零件超精密加工机床,非球面曲面光学零件超精密加工工艺,非球面曲面光学零件超精密测量技术进行了研究.其主要技术成果有:非球面超精密复合加工系统综合设计和制造技术,高速超精密空气静压主轴系统,超精密闭式液体静压导轨系统,高速超精密空气静压磨头电主轴系统,开放式高性能数控系统集成技术等.系统的精度检测和工艺实验表明其研究水平进入了国际先进行列.     

注射成型工艺参数对微结构零件复制度的影响

为改善微结构零件的复制度,以具有广泛应用前景的精细微结构零件——微透镜阵列为案例,将制品成型重量作为制品复制度的量化衡量指标,运用单因素实验方法实验研究了注射成型工艺参数（熔体温度、模具温度、注射时间、保压压力、保压时间）对微结构零件制品重量的影响规律。实验结果表明,增加熔体温度和模具温度能使保压压力更有效地通过浇注系统传递到微型腔,增加制品重量;成型重量大的制品,微结构的填充要好于重量轻的制品,微结构零件复制度与成型重量存在对应关系。制品重量可初步评价微结构零件的复制度,研究各工艺参数对制品重量的影响规律对提高微结构零件的复制度有重要意义。