光學(xué)元件加工主要難點的分析
本文根據(jù)光學(xué)元件在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)中的重要作用，闡述了球面及非球面光學(xué)零件的各種加工方法及其難點，討論解決加工難點的方向和可行方法。
1光學(xué)元件的重要性及其加工技術(shù)的現(xiàn)狀
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光技術(shù)在航天、航空、天文、電子、激光以及光通訊等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，在激烈競爭的科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟和國防等領(lǐng)域顯得越來越迫切和重要。而且光技術(shù)中所需的光學(xué)元件越來越向高精度、微型化和超大型化方向發(fā)展，這就使過去的傳統(tǒng)光學(xué)零件加工技術(shù)很難適應(yīng)新的發(fā)展需求。為此，各技術(shù)先進國家投入大量的人力物力研發(fā)加工各種光學(xué)元件的新技術(shù)。
由于光技術(shù)中所需的光學(xué)零件的種類和形狀很多，所涉及的加工技術(shù)的設(shè)備和加工方法種類也很多。其中鏡頭的加工技術(shù)最具有代表性。當(dāng)前就透鏡和反射鏡的加工技術(shù)，除傳統(tǒng)加工技術(shù)外，已研發(fā)出的有數(shù)控車削技術(shù)、數(shù)控磨削技術(shù)、數(shù)控拋光技術(shù)、塑料注塑技術(shù)、玻璃模壓技術(shù)、激光飛秒加工技術(shù)、復(fù)制技術(shù)和電解技術(shù)等等。而新近所研發(fā)出的多種加工技術(shù)幾乎都是為了解決非球面鏡頭的加工問題而提出的。但每一種加工方法均有其應(yīng)用范圍的局限性。如數(shù)控加工、磁流變拋光和離子拋光適用于單件小批量，而注塑、模壓和復(fù)制等技術(shù)適用于大批量加工。
一般而言，不論單個玻璃透鏡，還是用于注塑和模壓的模具的型腔，均需使用磨削方法精磨后再拋光才能達(dá)到精度和粗糙度的質(zhì)量要求，所以精磨是保證精度和提高加工效率的重要工序，為了更加提高加工效率，目前國外有的學(xué)者正在進行以磨削代替拋光的研究。由于磨削和拋光機理不同，能否真正實現(xiàn)以磨代拋很難預(yù)言，但就當(dāng)前情況而言，從加工效率考慮，主要是以磨削方法最大限度地提高面形精度和降低表面粗糙度，而以拋光方法最終來保證表面質(zhì)量并對面形進行微小修正。
如何提高精磨的面形精度、降低表面粗糙度是提高光學(xué)透鏡加工效率的重要措施之一。為此作者對精磨過程進行了分析，討論了精磨加工中的難點和改進的方向以及可行方法。
本文根據(jù)光學(xué)零件在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)中的重要作用，闡述了球面及非球面光學(xué)元件的各種加工方法及其難點，討論解決加工難點的方向和可行方法。
1、光學(xué)元件的重要性及其加工技術(shù)的現(xiàn)狀
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光技術(shù)在航天、航空、天文、電子、激光以及光通訊等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，在激烈競爭的科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟和國防等領(lǐng)域顯得越來越迫切和重要。而且光技術(shù)中所需的光學(xué)零件越來越向高精度、微型化和超大型化方向發(fā)展，這就使過去的傳統(tǒng)光學(xué)零件加工技術(shù)很難適應(yīng)新的發(fā)展需求。為此，各技術(shù)先進國家投入大量的人力物力研發(fā)加工各種光學(xué)零件的新技術(shù)。由于光技術(shù)中所需的光學(xué)元件的種類和形狀很多，所涉及的加工技術(shù)的設(shè)備和加工方法種類也很多。其中鏡頭的加工技術(shù)最具有代表性。當(dāng)前就透鏡和反射鏡的加工技術(shù)，除傳統(tǒng)加工技術(shù)外，已研發(fā)出的有數(shù)控車削技術(shù)、數(shù)控磨削技術(shù)、數(shù)控拋光技術(shù)、塑料注塑技術(shù)、玻璃模壓技術(shù)、激光飛秒加工技術(shù)、復(fù)制技術(shù)和電解技術(shù)等等。
新近所研發(fā)出的多種加工技術(shù)幾乎都是為了解決非球面鏡頭的加工問題而提出的。但每一種加工方法均有其應(yīng)用范圍的局限性。如數(shù)控加工、磁流變拋光和離子拋光適用于單件小批量，而注塑、模壓和復(fù)制等技術(shù)適用于大批量加工。一般而言，不論單個玻璃透鏡，還是用于注塑和模壓的模具的型腔，均需使用磨削方法精磨后再拋光才能達(dá)到精度和粗糙度的質(zhì)量要求，所以精磨是保證精度和提高加工效率的重要工序，為了更加提高加工效率，目前國外有的學(xué)者正在進行以磨削代替拋光的研究。由于磨削和拋光機理不同，能否真正實現(xiàn)以磨代拋很難預(yù)言，但就當(dāng)前情況而言，從加工效率考慮，主要是以磨削方法最大限度地提高面形精度和降低表面粗糙度，而以拋光方法最終來保證表面質(zhì)量并對面形進行微小修正。
如何提高精磨的面形精度、降低表面粗糙度是提高光學(xué)透鏡加工效率的重要措施之一。為此作者對精磨過程進行了分析，討論了精磨加工中的難點和改進的方向以及可行方法。