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.     

先进光学数字化制造装备和工艺与信息融合技术研究

通过先进光学数字化制造装备、工艺与信息融合技术,能有效整合、打通光学元件制造过程中的数字化加工和检测装备,消除数字化装备孤岛;达到光学元件制造生产线上下游装备、工艺与信息的共享和协同,提升大口径超精密光学元件制造效率。应用流程分析和快速原型化方法,以光学元件数字化制造工艺流程线为基础,分析研究了数字化先进光学制造装备、工艺和信息融合技术,初步构建了数字化光学制造装备、工艺和信息融合原型系统。     

微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术

微结构光学功能元件在航空航天、机械电子、光学以及光电子领域都具有非常重要的应用价值和极其广阔的应用前景,针对其大批量复制用模具的超精密磨削加工技术也越来越受到重视。微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术不同于传统的磨削加工技术,是在模具表面加工制造出各种不同形貌、不同尺度、不同维数并具有不同光学功能的微小几何结构。结合目前国内外微结构表面超精密制造技术的研究和发展,对微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术进行综述。介绍超精密磨削加工技术在微结构表面制造中的应用,分析目前微结构光学功能元件模具超精密磨削加工中存在的关键技术问题,并对微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工发展趋势进行预测。     

先进光学制造执行系统研究与开发

先进光学制造技术是为适应现代高科技发展的需要而发展起来的超精密加工技术,针对大口径、高精度光学元件制造过程中定量化水平低、成品率不高、重复性和一致性较差等问题,应用业务驱动和RUP方法,分析、研究了先进光学制造工艺流程、制造执行系统需求、体系架构和关键技术,提出了以大口径、高精密元件为核心,工艺流程驱动的先进光学制造执行系统,应用效果表明,实现了精密光学元件制造工艺的动态编制、制造信息的集成,提高了先进光学制造的信息化程度和效率.     

X射线—极紫外光学中的超精密加工及其应用

短波光学技术的发展对高精密超光滑表面提出了严格要求。在X射线—极紫外光学中,光学元件表面粗糙度均方根值必须达到埃量级。制造这样表面的超精加工包括切割、研磨和抛光等工艺过程。本文介绍一种制造X射线望远镜中非球面镜的复制方法。     

先进光学制造技术最新进展

在激光核聚变、大型天文望远镜等国家大光学工程及各种光机电产品的驱动下,高面形精度、高表面质量、多结构型式光学组件的需求量日益增加,因此,先进光学制造技术显得尤为重要.主要综述了近十年来光学超精密加工技术的发展情况,主要包括超精密车削、磨削和抛光技术.根据光学组件的材料特性、结构特征和加工要求等,阐述了超精密加工技术的具体研究进展,包括传统技术的迭代更新与新型技术的研制开发,并针对典型应用进行举例.最后,展望了超精密光学加工技术的发展趋势.希望能为光学制造领域后续深入研究提供参考.     

X射线—极紫外光学中的超精密加工及其应用

短波光学技术的发展对高精密超光滑表面提出了严格要求。在X射线—极紫外光学中,光学元件表面粗糙度均方根值必须达到埃量级。制造这样表面的超精加工包括切割、研磨和抛光等工艺过程。本文介绍一种制造X射线望远镜中非球面镜的复制方法。     

我国超精密光学零件加工技术跨入世界领先行列

<正>由国防科技大学机电工程与自动化学院自主研制的新一代超精密光学零件加工设备,日前通过相关单位组织的工艺考核。结果表明,该套设备加工精度实现亚纳米级重大突破,其典型试验件的光学零件面形精度RMS(均方根)值达到0.361纳米,标志我国超精密光学零件加工技术跨入世界领先行列。超精密加工技术是先进装备制造的关键性瓶颈技术,纳米精度被誉为超精密加工技术"皇冠上的明珠"。过去,由于我国光学零件加工技术落后,无法进行大口径、高精     

金属反射镜超精密加工研究进展

金属反射镜已经成为光学系统主反射镜的发展方向和趋势,金属反射镜的超精密加工已经成为当代科技前沿的关键支撑技术。主要对国内外金属反射镜超精密加工研究进展进行综合评述。评述了单点金刚石车削、光学冷加工、复制法对面形精度和光学性能的影响,从材料方面研究了材料物理特性、工件表面镀层和快速冷凝制造合金对超精密加工表面质量和光学性能的影响。最后对这些加工方法分析对比优缺点,并对金属反射镜超精密加工的技术发展愿景进行了展望。     

大中型光学元件高效精密磨削技术研究综述

近年来,大中型光学元件(包括平面、球面、非球面及自由曲面)在大型天文望远镜、高功率激光核聚变装置及精密光学测量装置的应用日益广泛,其大批量生产需求驱动了高效精密磨削技术的长足发展。然而,超精密大中型光学元件的短周期、大批量生产对现阶段光学制造能力提出了巨大挑战,同时也推动着其磨削装备技术和磨削工艺技术向更高效率、更高精度及更高自动化水平的方向发展。系统总结大中型光学元件磨削装备技术中机床整机、主轴单元、进给工作台、数控系统和磨削工艺技术中脆性材料塑性去除机理、磨削工具、磨削液及其注入方式、工艺路线规划、检测、误差建模及补偿、环境监控等技术的研究现状,并对上述关键技术问题进行详尽的分析。同时,提出解决上述问题的可能性对策,预测和展望大中型光学元件高效精密磨削技术未来发展趋势。     

高精度气体静压抛光轴部件设计

超精密平面抛光技术对光学元件加工具有重要意义。超精密平面抛光机床的加工精度与抛光轴的回转精度具有直接关系。通过分析制造工艺、安装与维护成本、工艺试验等对抛光轴的驱动方式进行设计;分析和计算了气体静压轴承的结构参数;对上静压板、芯轴、转台壳体等抛光轴关键部件进行静力学分析。经过分析计算,所设计的高精度气体静压抛光轴满足了各项需求指标,为超精密平面抛光机床设计提供指导。     

超精密光学元件制造技术

<正>在科学和工程技术领域,超精密光学元件的制造技术正在成为关注的热点,其发展把超精密制造技术推进到传统机械制造不可企及的高度。对超精密光学元件尚无严格的定义,通常沿用机械制造的概念,将达到一定面型精度和表面粗糙度状态的     

一种非球面超精密单点磨削与形状误差补偿技术

随着各种小型的非球面光学零部件的广泛应用,其成型模具的制造精度要求也日趋提高.针对目前我国尚未完全掌握非球面模具的超精密磨削技术的情况,对超精密单点磨削和形状误差补偿方法进行研究.利用在位接触式的测量系统的测量数据重构实际的磨削轮廓曲线.根据实际磨削轮廓与目标轮廓之间的法向距离,求解出法向残余误差,并提出基于超精密单点斜轴磨削的形状误差补偿方法.利用超精密磨床对口径为6 mm的超硬碳化钨的非球面光学模具进行超精密磨削、在位测量与误差补偿试验,经过两次循环,其形状精度(Peak to valley,PV)从449 nm改善至182 nm.     

单晶硅激光辅助超精密切削工艺优化与表面特性

为了获得优化的单晶硅激光辅助超精密切削工艺,探究切削加工后单晶硅元件的表面特性,采用正交实验方法对单晶硅的激光原位辅助单点金刚石切削工艺参数进行优化,并对切削加工单晶硅表面质量、面形精度、残余应力和光学透过率等表面特性进行了测量与分析。通过正交实验数据的表面粗糙度方差分析和信噪比分析,获得的优化工艺参数组合为主轴转速为1 500 r/min、进给速率为5 mm/min、切削深度为3 μm、激光功率为4.5 W。采用上述工艺参数加工的165 mm口径单晶硅非球面光学元件的表面粗糙度和面形精度PV分别为2.74 nm和0.52 μm。激光辅助切削加工后的单晶硅表面存在(-1 760.8±362.1) MPa的残余压应力。激光辅助超精密切削加工的单晶硅光学元件在3～5 μm中红外波段镀膜前后的透过率分别为55%和98%,折射率为3.43。实验结果表明,激光辅助超精密切削技术可作为单晶硅光学元件的半精加工或最终精加工工序,以提升复杂面形单晶硅元件的制造效率。     

国家超精密机床工程技术研究中心通过验收评审

国家超精密机床工程技术研究中心于2008年底通过了由科技部组织的验收评审。该中心依托于北京机床研究所,以满足超精密加工制造为主要目标,系统地研究超精密加工机理、超精密机床设计、超精密机床及功能部件制造、超精密检测、超精密加工工艺、超精密制造环境以及超精密制造成套工程技术。通过工程化、产业化开发,促进超精密机床技术的研究和应用推广,     

超精密车削表面衍射效应的研究进展

超精密车削技术广泛应用于航空航天、清洁能源、光学精密器件制造等关键领域.超精密车削镜面应用于可见光波段时会出现衍射效应,导致镜面光学性能降低.为研究超精密车削表面衍射效应的来源以及相应的抑制和消除技术,学者们开展了大量研究工作,总结和归纳了相关研究工作的进展.首先分析了超精密车削表面衍射效应的来源及相应的理论模型,其次...     

香港理工大学工业及系统工程学系超精密加工暨先进光学制造中心简介

香港理工大学工业及系统工程学系的讲座教授李荣彬教授一直不遗余力推动超精密加工技术的发展,并获得由香港特区政府创新科技署拨款资助,于1996年成立先进光学制造中心(前身为超精密加工中心),为亚洲区最先进的超精密加工技术和生产精密模具及先进光学产品的中心。     

基于图像处理反求法的微结构FTS超精密加工

微结构的超精密加工技术是一项前沿先进制造技术。复杂的结构设计和数控化编程对于创成设计加工来说是必要的,但是反求法复制加工更有现实意义和应用价值。通过将图片上的彩色(黑白)图像进行识别处理,经过数据转换和设定即可实现图片图像上所反映的微结构信息,并转化成数控加工程序从而输入到超精密机床的数控加工系统并过FTS单点金刚石车削加工实现光学级别的微结构加工。最后在Precitech超精密车削机床上进行了校徽微结构的典型加工验证,证明了该方法的可行性和有效性。     

光学脆性材料的金刚石切削加工

重点对脆性材料的超精密研磨、抛光加工技术及超精密磨削加工技术和超精密切削加工技术进行了分析研究。分析表明,硬脆材料光学元件主要应进行超精密研磨、抛光及超精密磨削加工;软脆材料光学元件主要应进行金刚石切削加工。对软脆材料金刚石切削进行了试验设计,指出了光学脆性材料的金刚石切削加工过程不同于金属加工过程,通过控制切削条件可以实现脆性材料塑性域加工,提高光学脆性材料的表面加工质量。     

精密、超精密车削刀具的材料

精密、超精密车削是先进制造技术中最重要的加工工艺方法之一 ,而刀具材料是实现该工艺的关键。现结合国内外目前研究状况 ,对精密、超精密车削的刀具材料种类、性能进行综合评述