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非球面光学零件超精密加工技术分析

2013-01-10 15:14
黯影冰风
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  3、非球面零件超精密磨削加工技术

  3.1 非球面零件超精磨削装置

  英国 Rank Pneumo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0.3-0.16μm,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,机床最大加工工件直径达250mm,它通过一个升高装置使机床的最大加工工件直径达到450mm,另外通过控制垂直方向的液体静压导轨(Y轴)还能磨削非轴对称零件,机床数控系统的分辨率达 0.001μm,位置反馈元件采用了分辨率为8.6nm的光栅或分辨率为1.25nm的激光干涉仪,加工工件的面型精度达0.25μm,表面粗糙度优于 Ra0.01μm。

  Nanocentre250、 Nanocentre600是一种三轴超精密 CNC非球面范成装置,它可以满足单点和延性磨削两个方面的使用要求,通过合理化机床结构设计、利用高刚度伺服驱动系统和液体静压轴承使机床具有较高的闭环刚度, x和 Z轴的分辨率为1.25nm,这个机床被认为是符合现代工艺规范的。 CUPE生产的 Nanocentre非球面光学零件加工机床,加工直径达600mm.面型精度优于0.1μm,表面粗糙度优于 Ra0.01μm。 CUPE还为美国柯达公司研究、设计和生产了当今世界上最大的超精密大型 CNC光学零件磨床"0AGM2500",该机床主要用于光学玻璃等硬脆材料的加工,可加工和测量2.5m×2.5m×0.61m的工件,它能加工出2m见方的非对称光学镜面,镜面的形状误差仅为1μm。

  日本丰田工机研制的 AHN60―3D是一台 CNC三维截形磨削和车削机床,它能在 X、 Y、和 Z三轴控制下磨削和车削轴向对称形状的光学零件,可以在 X、 Y和 Z轴二个半轴控制下磨削和车削非轴对称光学零件,加工工件的截形精度为0.35unl,表面粗糙度达 Ra0.016μm。另外东芝机械研制的 ULG―100A(H)超精密复合加工装置,它用分别控制两个轴的方法,实现了对非球面透镜模具的切削和磨削,其 X轴和 Z轴的行程分别为150mm和100mm,位置反馈元件是分辨率为0.01μm的光栅。

  3.2 非球面光学零件的 ELID镜面磨削技术

  日本学者大森整等人从1987年对超硬磨料砂轮进行了研究,开发了使用电解 In Process Dressing(ELID)的磨削法,实现了对硬脆材料高品位镜面磨削和延性方式的磨削,现在该方法己成功的应用于球面、非球面透镜、模具的超精密加工。

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