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.     

高性能制造

随着应用空间的不断拓展和服役性能的不断提升,航空航天、能源动力、信息电子等领域对高端装备的需求迫切。这些高端装备以承载、传导、换能、隐身等性能的精准保证为主要制造目标,不仅性能要求高,且往往结构复杂、材料难加工、表面完整性或精度要求极高,制造难度极大。高性能制造是应对上述挑战,突破高端装备制造瓶颈的必然选择。从高端装备及其零件/部件/构件/器件(简称零件)的特点、制造要求和制造技术的现状出发,阐明了高性能制造的内涵、所需要探究的基础问题以及设计与制造环节的定量关联关系,建立了高性能制造的总体框架和模型表达形式,分析了高性能制造应注意的要素和应遵循的规律,给出了高性能制造的实现途径、关键技术和两个应用实例,并指出高性能制造是以性能为第一目标,设计、制造、使役等多参量关联关系建模为核心的科学、精准和最适宜的制造,也是数字化和可计算的制造,亦是以性能的精准保证为目标的性能与几何结构一体化制造。     

数据挖掘技术在超精密光学制造中的应用

超精密光学制造受环境、设备和工艺等多种因素的影响,不确定性强,产品成品率低,可重复性差,对加工经验的依赖程度高,为了提高光学制造的确定性、重复性和可预测性,需要对加工过程数据进行分析,发掘数据背后的潜在规律,提炼工艺知识,指导设计生产。为此构建了一种基于数据挖掘技术的光学制造工艺知识库系统,并对系统架构、数据挖掘模型和算法进行了研究,为超精密光学制造系统的技术改进提供了参考。     

光学表面超精密加工技术

介绍了国内外光学器件超精密加工的各种先进方法 ,重点阐述了磁流变抛光技术及其抛光机理和关键技术。并对光学超精密加工技术的发展进行了展望     

高性能表面层制造:基于可控表面完整性的精密制造

高性能表面层制造是具有特殊功能性表面层结构零件的精密制造,体现了高性能零件性能与几何参数一体化制造的特点。依据功能性表面层结构零件的性能要求所设计的几何参数和材料特性,选择表面层加工制造方法,确定加工工艺载荷的物质与能量输入条件,通过减控加工工艺的几何、结构、物理、化学等多源耦合约束,构建主动协调的材料加工载荷的应力场、温度场和化学位场等(多)场环境,相应地揭示零件表面完整性变化关系内禀的加工过程印记,利用可控的表面完整性与高性能零件性能的关联模型,实现具有特殊功能性表面层的精密制造。高性能表面层加工制造原理的核心是表面完整性的形成机制、评价方法和调控作用,所提出的高性能表面层精密制造的体系框架,以基于知识方法取代实验迭代的试错法,可解决高性能制造的加工制造反问题。     

浅谈非球面光学零件的超精密加工技术

对国内外非球面光学零件的超精密加工技术、设备以及发展状况进行了分析和总结,指出了我国与国外先进水平的差距,并对我国非球面超精密加工技术的发展提出了建议。     

现代先进制造技术的趋势--精密与超精密

较为全面地阐述了现代先进制造技术在加工精度方面的现状，指出要真正实现超精密加工还需要作出的努力。     

仿生光学复眼设计及其制造技术研究新进展

仿生光学复眼具有体积小、重量轻、视场大、灵敏度高、可测速等优点,在国防尖端装备及民用工业中有着广泛的应用前景,因而引起国内外学者的广泛关注。简要分析昆虫复眼的特征原理,归纳仿生光学复眼的结构、功能及其分类;详细阐述国内外学者在仿生光学复眼优化设计和制造技术方面取得的最新研究成果,并通过对仿生光学复眼成像试验结果的综合分析与讨论,得出仿生光学复眼在采用微透镜阵列进行设计存在的缺陷以及采取特种加工方法制造等加工工艺存在的不足;论述仿生光学复眼采用截面六边形高次曲面进行设计的优点以及采取超精密加工方法制造存在的优势,给出研制过程中对其曲面进行造型与加工的新思路,可为光学复眼的进一步研究提供有益参考。     

高性能精密制造

高性能制造是高端装备和产品的关键零部件以性能精准保证为目标的几何和性能一体化制造,体现了由几何尺寸及公差要求为主的传统制造向高性能要求为主的先进制造的跃升。从制造的现状、需求和发展趋势出发,阐明了高性能零件的内涵、高性能制造的特点、面临的问题及其分类体系,并结合实例给予了深入分析和说明,为高端装备中一大批关键零部件的精密制造难题提供了可行的解决策略和途径。     

超精密加工表面微观形貌的光学测量方法

介绍了几种典型的超精密加工表面微观形貌光学测量方法的测量原理及优缺点,评述了表面微观形貌光学测量技术的发展动态。     

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。     

自由曲面光学元件的设计、加工及面形测量的集成制造技术

针对自由曲面光学组件的超精密制造这门崭新技术,开发出从自由曲面光学设计、CAD连续数据转化、自由曲面模型重构、多轴加工仿真与切削优化、加工误差补偿到自由曲面面形测量的集成制造信息平台。所开发的集成技术,能有效减少在同类多轴机床编写复杂数控程序的时间,优化加工条件与切削策略,针对不同类型的自由曲面光学零件的主工艺,进行数字化仿真,避免昂贵的反复试切试验,以及提高产品的面形精度。并通过一系列的试验来验证该集成平台的稳定性和有效性。     

光学自由曲面的超精密加工技术及应用

光学自由曲面是指非对称性、不规则、不适合用统一的光学方程式来描述的光学曲面.自由曲面光学元件在光电产品及光通讯产品中的应用日益广泛.采用多轴超精密金刚石机床加工光学自由曲面,可达到亚微米级形状精度和纳米级表面粗糙的高精度水平.文章介绍了光学自由曲面的超精密加工技术及其在光电产品领域的应用,并开发适合几种典型光学自由曲面超精密加工的刀具轨迹自动生成软件.     

先进IC制造技术在超精密加工中的应用与发展

介绍了集成电路(IC)在超精密加工技术中的发展。分析IC生产基本工艺流程与工艺技术，对影响IC发展的最新的3项关键生产技术进行研究；通过对国内外集成电路(IC)工艺装备的发展趋势进行分析，提出加工特征尺寸0．1～0．07μm的掩膜制造、光刻、刻蚀等关键装备以及芯片材料技术是IC技术创新和IC制造工艺设备的发展趋势。     

塑料光学元件制造

由于光学塑料具有许多杰出的优点 ,因而在照相机、光盘、投影镜头、眼镜等方面获得了日益广泛的应用。塑料光学元件的关键制造技术是模具设计和制造、选择合适的注塑设备、最佳的工艺参数等。为了制作以光盘物镜为代表的高精度非球面塑料透镜 ,就应采用注射压缩工艺抑制变形的成形技术 ,辅之以考虑变形而补偿模具的成形技术。     

精密加工和超精密加工技术综述

论述了精密加工和超精密加工技术的范畴,加工方法,系统结构及其在先进制造技术中的作用和地位;分析了２１世纪初期对它的需求和技术发展趋势,并提出了相应的技术发展前沿,归总了技术发展特点。     

超精密光学非球曲面磨削系统的研制

为磨削加工出高精度,高质量的非球曲面器件,从理论上分析影响已加工表面粗糙度,轮廓精度的各种主要因素;设计研制一套超精密非球曲面磨削系统,其工件主轴,横溜板,纵溜板及磨头主轴均采用气浮形式,工件主轴的回转精度为０．０５μｍ,磨头主轴最高转速为８００００ｒ／ｍｉｎ,其回转精度为０．１μｍ,横溜板和纵溜板的直线位移分辨率可达４．９ｎｍ,而磨头中心高微调机构可实现０．１μｍ的精确微调;用已经研制成功的这套     

超光滑光学表面加工技术

现代科学技术的发展,在许多领域中提出了加工超光滑表面的要求。这种表面不仅要具备较高的面形精度和极低的表面粗糙度,同时要具有完整的表面晶格排布,消除加工损伤层。近年来国际出现了不少成功的超光滑表面加工技术,可以实现表面粗糙度小于1nm,面形精度优于30nm.本文介绍了超光滑表面的主要应用领域；从去除机理的角度讨论了BFP抛光、Teflon抛光、离子束加工、PACE加工、浮法抛光、延展性磨削等六种有代表性的超光滑表面加工技术；并对国内情况作了简单分析。