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益唯特玻璃廠關于光學玻璃精密加工技術的研究

發表日期:2015-03-01 發布者:廈門益唯特玻璃有限公司 [返回]


益唯特玻璃廠關于光學玻璃精密加工技術的研究 


光學玻璃主要指用于光的透過、折射、反射、選擇吸收和衍射的傳光玻璃。近年來,光學玻璃作為光子材料在信息產生、傳輸、存儲、顯示、探測和處理等領域得到了廣泛應用,光學玻璃不再是單純的被動式傳光材料,主動式光功光學玻璃已成為光學玻璃的重要組成部分。光學玻璃常被用來制作偵查衛星照相機鏡頭、隱形雷達探照鏡、高速飛行器窗口以及激光發射裝置中的光學透鏡、棱鏡等超精密零件。由于光學玻璃的廣泛使用, 傳統的加工方法已不能滿足精密加工的需要, 尤其是對于非球曲面零件, 特別是具有小曲率半徑的非球凹面零件, 用傳統的加工方法加工較為困難且不能保證加工精度, 不符合現代高科技發展的要求。 


通過閱讀文獻,我們發現先在研究過的光學玻璃高精化的方法大致有一下四種方法:


 1. 在線電解修銳法(Elect roly tic Inprocess Dressing , 簡稱ELID 法) 最初的在線電解休整磨削對光學玻璃進行加工的方法,其得到的光學玻璃材料表面仍存在一些亞表面損傷和微裂紋,這些表面缺陷可以通過游離的磨粒進行拋光而去除。因而,人們想找到一種更好的、能結合ELLD磨削的光整加工工藝。EL ID 磨削可用來進行硬脆材料的高精度、高效率磨削,而MRF 可用來進行確定性形狀的修正與拋光。本文提出結合MRF 與EL ID 磨削的組合工藝對各種光學材料(如玻璃透鏡、碳化硅、硅晶玻璃等) 進行超精密加工的方法,即采用EL ID 磨削進行預拋光以高效率地獲得高質量表面,然后采用MRF 以進一步減小表面粗糙度和形狀誤差。利用該組合加工工藝可以在短時間內得到亞納米級的表面粗糙度和峰谷值為λ/ 20nm的形狀精度。由此可見,該方法是可取的。


 2. 激光加工  激光加工是一種比較適用于單件和小批量加工的現代精密加工方法,其獨有的優點是無接觸、無切削力、熱影響小、加工環境干凈整潔。在生產和實驗中,已利用激光的高能量密度使玻璃局部瞬間熔化以至于汽化來進行打標、內外雕刻、打孔、切割,或是利用熱應力使材料內產生內裂紋并使裂紋沿規定的方向擴展而達到切割的目的。理論上講,激光可將任何材料銑削至所要求的尺寸。


 3、超聲磨削  超聲波加工技術是一種新穎而前沿的加工技術。采用超聲波加工時, 工具對工件的宏觀作用力小, 熱影響小, 因而可加工薄壁、窄縫和薄片工件, 且被加工材料的脆性越大越容易加工, 也不受工件材料的電、化學特性影響, 所以加工出來的工件表面損傷和殘余應力都很小。


 4.精密銑削跟超聲銑削   用銑削的方式加工光學玻璃這種脆硬材料, 并使其表面達到極高的精度看似是不可能的, 但采用適當的設計方法就可使這種不可能變為現實。根據Kev in Foy 等人的研究 , 在銑削加工中, 當刀具傾斜一定角度對加工表面質量的提高作用是非常大的。當刀具傾斜一定角度時, 選擇適當的加工參數可使銑削加工一直處于延性加工模式之下。對已加工表面進行觀測發現, 已加工表面無任何裂紋, 而且表面粗糙度Ra 控制在60 nm 以下。

  

以上四種方法各有優缺點,也有自身的技術限制。對光學玻璃的各種精密加工方法的研究目的不僅是提高加工表面的質量, 還包括如何減少工件表面殘余應力和亞表面裂紋的產生等, 并且要簡化加工工藝過程, 提高加工效率和加工經濟性。因而,對高精密技術的完善迫在眉睫。 





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