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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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  4、非球面零件的超精密抛光(研磨)技术

  超精密抛光是加工速度极慢的一种加工方法。不适合形状范成法加工,近年来,由于短波长光学元件、OA仪器和 AV机器等的飞速发展,对零件的表面粗糙度提出了更高的要求,到目前为止还没有比超精密抛光更好的实用的方法,尤其当零件的表面粗糙度要求优于 0.0lμm时,这种方法是不可缺少的,对形状精度要求很高的工件,如果采用强制进给的方法进行切削或进行磨削时,其形状精度将直接受到机床进给定位精度的影响,达到所在反应,并由此引起的加工作用,在工件表面上存在同样微小凹的部分,在一般情况下,只能获得波纹起伏较大的表面。

  日本大阪大学工学部森勇芷教授等人利用 EEM开发了一种三轴(x、 z、 C)数控光学表面范成装置,利用该装置加工时,一边在工件表面上控制聚胺脂球的滞留时间,一边用聚胺脂球扫描加工对象的物全领域,利用该装置能加工高精度的任意曲面。

  5、非球面零件等离子体的 CVM(Chemical Vaporization Machining)技术

  目前广泛采用的切削、研磨、抛光等机械加工方法,由于加工材料中存在微细裂纹或结晶中的品格缺陷等原因,无论怎样提高加工精度,改进加工装置,总存在一定的局限性,为此,日本大阪大学工学部森勇正教授提出了一种用化学气体加工的新的加工工艺方法,称为等离子 CVM法,这是一种利用原子化学反应,获得超精密表面的一种技术,其加工原理和等离子体刻蚀一样,在等离子体中,被激活的游离基和工件表面原子起反应,将之变成挥发性分子,并通过气体蒸发实现加工的,在高压力下所产生的等离子体,能够生成密度非常高的游离基,所以这种加工方法能达到与机械加工方法相匹敌的加工速度。

  在高压力下,由于气体分子的平均自由行程极小,等离子体局限在电极附近。所以可以通过电极扫描,加工出 0.01μm精度的任意形状的零件,另外可以以50μm/min的速度加工单晶硅平面,加工工件的表面粗糙度可达0.1nm(Rrms)。

  下个世纪,在硅芯片加工和半导体曝光装置用的非球面透镜加工等很多领域中,将应用 CVM技术,当前有人正在研究通过 CVM和 EEM的组合,加工同步加速器用的 X射线反射镜等原子级平坦的任意曲面。

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