非球面镜的检测与磨削

非球面镜的检测与磨削对于非球面透镜的认识，我们相信大家都有半点知识的，首先，我们都知道，轴对称球面一般都具有自由变量的优点与性能，所以，我、从这个性能就可以看得出，球面系统不能满足请足的时候，就会出现非球面这个情况。随着科技的发展水平的提高，非球面的制造技术与测试技术都得到了很大的改判与进步，而且很早就已经被普遍广泛应用，如今消费的非球面透镜，因为检测手腕不够准确性，从而镜面就存在很微小的台阶，如果不平均的话，好容易在装配调试中，呈现灯丝条黑影，亮环等，所以，对于非球面透镜的翻新情况是较为艰难，因为很多时候，使用者为了解决这个问题，都采用光学系统进行检测，以提高精度，主要过程就两个，检测与磨削。首先谈一谈磨削。对于非球面的磨削工作，一般分为以下几个步骤来完成，细磨，粗度以及抛光。粗度的检查，需要采用欣榜样做检查，再用肉眼观察一下不密合的缝隙是否均匀。细磨，这个过程需要配合各种工具来进行，要做到边修边检的思路，同时，还需要在非球面上涂平均的煤油，这样做的目的是为了使光束可以经过细磨面而到达检测效果，至到合格为止。抛光，做到这一步的时候，可以配合使用具有弹性的物质添上一层出不穷毛毯，通过弹性的作用，使抛光摸紧贴非球面外表，至到全部抛亮为止。再利用光学检测方法，就可以制造出高精度的非球面，但是效率是相对低的。其次，再说一说非球透镜的检验工作。跟据非球面的光学性能来看，在抛物面处的焦点位置上发出的光束是平行的，应用透射光侧里外表的部分误差，用屏停止投影显现出来。当检验的技术精度高，那么，加工精度随之也会进步，一般情况下，对于非球面透镜检验，最好就是采用光学法，这种方法既简单，检测速度又高，精确度又准。一种大口径非球面镜检测系统,其特征在于:包括菲索型干涉仪(1)、小孔滤波器(2)、双计算全息图(3)、被测非球面镜(4)、小型五维调整架(5)以及大型五维调整架(6);双计算全息图(3)由主全息和对准全息两部分图形组成,双计算全息图(3)固定在小型五维调整架(5)上,并与菲索型干涉仪(1)、小孔滤波器(2)一起置于大型五维调整架(6)上,被测非球面镜(4)由侧支撑固定,观察对准全息的干涉图形可判断主全息的调整状态,在实现主全息精确对准的前提下,保持双计算全息图和菲索型干涉仪(1)的相对位置不变,通过调整大型五维调整架(6)调整主全息相对被测非球面镜(4)的位置,小孔滤波器(2)可将双计算全息图(3)衍射的杂散光滤除,提高干涉条纹的对比度,从而实现对被测非球面镜(4)的高精度检测。介绍:一种大口径非球面镜检测系统,其特征在于:包括菲索型干涉仪,小孔滤波器,双计算全息图,被测非球面镜,大、小型五维调整架;双计算全息图由主全息和对准全息两部分图形组成,双计算全息图固定在小型五维调整架上,并与菲索型干涉仪、小孔滤波器一起置于大型五维调整架上,观察对准全息的干涉图形可判断主全息的调整状态,在实现主全息精确对准的前提下,保持双计算全息图和菲索型干涉仪的相对位置不变,通过调整大型五维调整架调整主全息相对被测非球面镜的位置,小孔滤波器可将双计算全息图衍射的杂散光滤除,提高干涉条纹的对比度,从而实现对被测非球面镜的高精度检测,该检测系统为大口径非球面镜的研制提供了一种有效的检测手段,具有较大的应用价值。抛光夹具当然能影响光圈变化，这要从加工零件的精度来看，一般加工产品的厚度越薄，它的光圈变化系数越大，古典和高速两种加工方法一般都可以看到它的变化，只不过变化大小有差异，我们在古典加工的过程中，加工零件表面既要保证表面的光洁度，又要保证光圈的稳定，这就要看它的背面是否完全吻合在背面的表面上，也就是说如果不均匀的吸附在背面表面上，它会直接影响到加工面的光圈，而且加工过程中是一个光圈，加工后再检测中又出现另外一种光圈，这种现象主要是夹具的问题，我所说的原因和加工过程中出现的问题，如果我们调整好后这个问题应该能很好的解决怎样才能加工好高速精磨高速精磨通常是加工大批量的产品，不但提高工作效率，而且还减轻繁琐的工作条件，在精磨加工过程中，有几点只得注意：1精磨模具的制作，根据加工镜片的曲率半径，来选择基底模具，丸片和金刚石磨盘有很多品种供操作者来选用，对于不同的材料用不同的丸片和金刚石磨盘，包括粒度，丸片直径，浓度和形状等等，对特殊材料可做2个或者3个精磨模具。精磨模具的制作对于加工者来说是个关键的工作，也是为高速抛光打前站，所以要求精度是比较高的。除非产品要求低。丸片排列，修正模具，精修模具是很费功夫的，如果是工作多年的老手做这种工作就会很轻松的。第一道精磨模具与第二道精磨模具误差不能大于0，005道。第二道精磨模具与标准半径不能大于0002道。这样才能保证间接半径的匹配。如果误差很大，必须修改，直到修改正确为止。2模具制作好以后安装在精磨机上，调试精磨机的过程中，要注意机器的摆幅，工作的压力，主轴的转速，冷却液的浓度，时间的控制，初次精磨零件的时候，零件的切削力往往很快被切削下去的，在这里要控制好时间，还有精磨过程中，模具表面面型要控制好，这样才能达到标准曲率半径要求。在精磨过程中它的稳定性会无限延长，基本不用修改面型。3冷却液粘度低为好，这样可改进润滑作用，并促进玻璃浆沉淀。在化学中，它及不是酸性也不是碱性，PH值为7.冷却液带走玻璃切削和改善表面光洁度的能力加强了，充足的冷却液能使金刚石模具的切削作用更自由，功率消耗也更低，使冷却液以抵压喷涌在零件的研磨区上。总的来说精磨还是比较复杂的工作，一项没有做好可能会影响很多问题，在光学加工领域里，到现在人们依然离不开古典抛光，就我个人而言，在加工高精度产品中，包括红外加工，操作工还是优先选择古典抛光，它的优点在于1，表面光洁度能达到极高级别，2，便于调整和修改高精度光圈误差，3，与高速抛光相比，它的光圈很容易接近标准半径，而且稳定性比较强，4，尤其是多片加工，成品率基本能达到百分之百，但是古典也有不好的一面，工作效率很低，加工过程反锁，室内温差要保持稳定，周边环境卫生差，不适应批量加工，所以，在加工产品零件时还要根据它的批量，精度要求和供货期限来选定设备1概述gGBRfq?/38I(0?1．1非球面光学零件的作用qTwldcncC?_LfbEv,T?非球面光学零件是一种非常重要的光学零件，常用的有抛物面镜、双曲面镜、椭球面镜等。非球面光学零件可以获得球面光学零件无可比拟的良好的成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像差，改善成像质量，提高系统鉴别能力，它能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低成本并有效的减轻仪器重量。!v9`oL26?0c!^=(?非球面光学零件在军用和民用光电产品上的应用也很广泛，如在摄影镜头和取景器、电视摄像管、变焦镜头、电影放影镜头、卫星红外望远镜、录像机镜头、录像和录音光盘读出头、条形码读出头、光纤通信的光纤接头、医疗仪器等中。KU0Ad);e?.'38^?1．2国外非球面零件的超精密加工技术的现状T?P0OMu/
?80年代以来，出现了许多种新的非球面超精密加工技术，主要有：计算机数控单点金刚石车削技术、计算机数控磨削技术、计算机数控离子束成形技术、计算机数控超精密抛光技术和非球面复印技术等，这些加工方法，基本上解决了各种非球面镜加工中所存在的问题。前四种方法运用了数控技术，均具有加工精度较高，效率高等特点，适于批量生产。-eX}aa0?]+Mdy?进行非球面零件加工时，要考虑所加工零件的材料、形状、精度和口径等因素，对于铜、铝等软质材料，可以用单点金刚石切削(SPDT)的方法进行超精加工，对于玻璃或塑料等，当前主要采用先超精密加工其模具，而后再用成形法生产非球面零件，对于其它一些高硬度的脆性材料，目前主要是通过超精密磨削和超精密研磨、抛光等方法进行加工的，另外．还有非球面零件的特种加工技术如离子束抛光等。kX-}sDvP3?h4h
p5M?国外许多公司己将超精密车削、磨削、研磨以及抛光加工集成为一体，并且研制出超精密复合加工系统，如RankPneumo公司生产的Nanoform300、Nanoform250、CUPE研制的Nanocentre、日本的AHN60―3D、ULP一100A(H)都具有复合加工功能，这样可以便非球面零件的加工更加灵活。Q!=`|X|:?`ZM$Q=:?1．3我国非球面零件超精密加工技术的现状#=ijJYh1+H?为更好的开展对此项超精密加工技术的研究，国防科工委于1995年在中国航空精密机械研究所首先建立了国内第一个从事超精密加工技术研究的重点实验室。qIQ61?9(z-)^G?2．非球面零件超精密切削加工技术DS7L}]?fB,eeT1v?h?美国UnionCarbide公司于1972年研制成功了R―θ方式的非球面创成加工机床。这是一台具有位置反馈的双坐标数控车床，可实时改变刀座导轨的转角θ和半径R，实现非球面的镜面加工。加工直径达φ380mm，加工工件的形状精度为±O．63μm，表面粗糙度为Ra0.025μm。W
$;qhB?1n7'esC*?摩尔公司于1980年首先开发出了用3个坐标控制的M―18AG非球面加工机床，这种机床可加工直径356mm的各种非球面的金属反射镜。}m5()@Q}a?2*#i/SE_?英国RankPneumo公司于1980年向市场推出了利用激光反馈控制的两轴联动加工机床(MSG―325)，该机床可加工直径为350mm的非球面金属反射镜，加工工件形状精度达0．25-0．5μm，表面粗糙度Ra在0．01-O．025μm之间。随后又推出了ASG2500、ASG2500T、Nanoform300等机床，该公司又在上述机床的基础上，于1990年开发出Nanoform600，该机床能加工直径为600mm的非球面反射镜，加工工件的形状精度优于0．1μm，表面粗糙度优于0．01μm。Dr=$}Y?BYhiP/^?代表当今员高水平的超精密金刚石车床是美国劳伦斯．利弗莫尔(LLNL)实验室于1984年研制成功的LODTM，它可加工直径达2100mm，重达4500kg的工件其加工精度可达0．25μm，表面粗糙度RaO．0076μm，该机床可加工平面、球面及非球面，主要用于加工激光核聚变工程所需的零件、红外线装置用的零件和大型天体反射镜等。{[Y7h}7?$oz4_I?英国Cranfield大学精密工程研究所(CUPE)研制的大型超精密金刚右镜面切削机床，可以加工大型X射线天体望远镜用的非球面反射镜(最大直径可达1400mm，最大长度为600mm的圆锥镜)。该研究所还研制成功了可以加工用于X射线望远镜内侧回转抛物面和外侧回转双曲面反射镜的金刚石切削机床。t)?K@{9?*_#2|96)?日本开发的超精密加工机床主要是用于加工民用产品所需的透镜和反射镜，目前日本制造的加工机床有：东芝机械研制的ULG―l00A(H)不二越公司的ASP―L15、丰田工机的AHN10、AHN30×25、AHN60―3D非球面加工机床等。+S-60EN*A?r7R.dD/.?3．非球面零件超精密磨削加工技术WvfM.D!?PUZcb+%]h?3．1非球面零件超精磨削装置8Lx1XbwK?CxJ-3u?英国RankPneumo公司1988年开发了改进型的ASG2500、ASG2500T、Nanoform300机床，这些机床不仅能够进切削加工，而且也可以用金刚石砂轮进行磨削，能加工直径为300mm的非球面金属反射镜，加工工件的形状精度为0．3-O．16μm，表面粗糙度达Ra0．01μm。最近又推出Nanoform250超精密加工系统，该系统是一个两轴超精密CNC机床，在该机床上既能进行超精密车削又能进行超扬密磨削．还能进行超精密抛光。最突出的特点是可以直接磨削出能达到光学系统要求的具有光学表面质量和面型精度的硬脆材料光学零件。该机床采用了许多先进的Nanoform600、Optoform50设计思想，机床最大加工工件