Phát triển công nghệ xử lý quang học Aspheric tại nhà và ở nước ngoài

A: Vai trò của các thành phần quang học phi cầu

Các thành phần quang học hình cầu là một thành phần quang học rất quan trọng. Thường được sử dụng là gương parabol, gương hyperbolic, gương elip, và các loại tương tự. Các thành phần quang học hình cầu có thể đạt được chất lượng hình ảnh tuyệt vời cho quang học hình cầu. Họ cũng có thể chỉnh sửa nhiều quang sai trong các hệ thống quang học, cải thiện chất lượng hình ảnh và cải thiện khả năng nhận dạng hệ thống. Nó có thể được sử dụng với một hoặc nhiều bộ phận phi cầu thay thế nhiều bộ phận hình cầu, đơn giản hóa cấu trúc thiết bị, giảm chi phí và giảm hiệu quả trọng lượng của thiết bị.

Việc áp dụng các thành phần quang học phi cầu trong các sản phẩm quang điện tử và dân sự cũng rộng rãi, như ống kính camera và khung ngắm, ống camera truyền hình, ống kính zoom, ống kính phát lại phim, kính thiên văn hồng ngoại vệ tinh, ống kính ghi video, đĩa ghi video và âm thanh. Đầu đọc, đầu đọc mã vạch, đầu nối cáp quang, thiết bị y tế, vv

II: Trạng thái của công nghệ gia công siêu chính xác cho các bộ phận phi cầu

Từ những năm 1980, đã có một loạt các công nghệ gia công siêu chính xác phi cầu mới, chủ yếu bao gồm: máy tính điều khiển số điểm công nghệ chuyển kim cương, công nghệ mài điều khiển số, máy tính điều khiển công nghệ tạo chùm ion, máy tính điều khiển số siêu công nghệ đánh bóng chính xác và bề mặt phi cầu Công nghệ sao chép, vv, các phương pháp xử lý này đã giải quyết cơ bản các vấn đề tồn tại trong quá trình xử lý các gương khác nhau. Bốn phương pháp đầu tiên sử dụng công nghệ điều khiển số. Tất cả đều có độ chính xác gia công cao và hiệu quả cao, và phù hợp cho sản xuất hàng loạt.

Khi các bộ phận phi cầu được gia công, các yếu tố như vật liệu, hình dạng, độ chính xác và đường kính lỗ khoan của các bộ phận được gia công sẽ được tính đến. Đối với các vật liệu mềm như đồng và nhôm, có thể thực hiện chế độ superfinishing bằng cách sử dụng cắt kim cương điểm đơn (SPDT). Hoặc nhựa, vv, hiện đang sử dụng chế biến khuôn siêu chính xác đầu tiên, và sau đó sử dụng phương pháp tạo hình để tạo ra các bộ phận hình cầu. Đối với các vật liệu giòn có độ cứng cao khác, nó chủ yếu thông qua mài siêu chính xác và mài siêu chính xác, đánh bóng và các phương pháp khác. Đã xử lý, bổ sung. Ngoài ra còn có các kỹ thuật xử lý đặc biệt cho các bộ phận phi cầu như đánh bóng chùm ion.

Nhiều công ty nước ngoài đã tích hợp các quy trình xoay, mài, mài và đánh bóng siêu chính xác và phát triển các hệ thống xử lý tổng hợp siêu chính xác như Nanoform300, Nanoform250 do RankPneumo sản xuất, Nanocentre do CUPE, AHN60-3D, ULP của Nhật Bản phát triển. Một 100A (H) có một chức năng xử lý tổng hợp, do đó việc xử lý các bộ phận phi cầu có thể linh hoạt hơn.

III: Hiện trạng của công nghệ gia công siêu chính xác cho các bộ phận phi cầu ở Trung Quốc

Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu về công nghệ gia công siêu chính xác từ đầu những năm 1980, chậm hơn so với nước ngoài trong 20 năm. Trong những năm gần đây, các đơn vị đã thực hiện tốt công việc này bao gồm Viện Máy công cụ Bắc Kinh, Viện Nghiên cứu Máy móc chính xác hàng không Trung Quốc, Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân, và Viện Quang học Trường Xuân, Phòng thí nghiệm Quang học Ứng dụng của Học viện Khoa học Trung Quốc .

Để thực hiện tốt hơn nghiên cứu về công nghệ gia công siêu chính xác này, Ủy ban Quốc gia về Khoa học, Công nghệ và Quốc phòng đã thành lập phòng thí nghiệm chính đầu tiên của Trung Quốc về nghiên cứu công nghệ gia công cực chính xác tại Viện nghiên cứu máy móc chính xác hàng không Trung Quốc năm 1995.

Bốn: Các bộ phận hình cầu Công nghệ gia công siêu chính xác

Năm 1972, UnionCarbide Corporation của Hoa Kỳ đã phát triển thành công phương pháp R-θ của máy tạo và chế tạo phi cầu. Đây là máy tiện CNC hai trục có phản hồi vị trí, có thể thay đổi góc quay θ và bán kính R của thanh dẫn bộ phận giữ công cụ trong thời gian thực để thực hiện xử lý gương phi cầu. Đường kính gia công là φ380mm, độ chính xác của phôi gia công là ± 0,63μm và độ nhám bề mặt là Ra0.025μm.

Năm 1980, Moore lần đầu tiên phát triển một công cụ máy móc hình cầu M-18AG sử dụng ba điều khiển tọa độ. Máy này có thể chế tạo nhiều loại gương kim loại phi cầu với đường kính 356mm.

Năm 1980, RankPneumo của Vương quốc Anh đưa ra thị trường máy gia công liên kết hai trục (MSG-325) sử dụng điều khiển phản hồi bằng laser. Máy có thể xử lý gương kim loại hình cầu với đường kính 350mm và độ chính xác của phôi gia công đạt 0,25-0,5μm. Độ nhám bề mặt Ra là giữa 0,01 và 0,025 μm. Sau đó, các máy ASG2500, ASG2500T và Nanoform300 đã được giới thiệu. Ngoài ra, công ty đã phát triển Nanoform 600 trên cơ sở các công cụ máy được mô tả ở trên. Máy này có thể máy gương hình cầu với đường kính 600mm, và độ chính xác của phôi gia công tốt hơn 0. .1μm, độ nhám bề mặt tốt hơn 0.01μm.

Thay mặt cho máy tiện kim cương độ chính xác cao ngày nay là Lawrence Hoa Kỳ. Được phát triển vào năm 1984 bởi phòng thí nghiệm LLNL, nó có thể xử lý phôi gia công có đường kính lên tới 2,100 mm và nặng tới 4,500 kg với độ chính xác gia công 0,25 μm và độ nhám bề mặt Ra 0,0076 μm. Máy có thể làm phẳng bề mặt, bề mặt hình cầu và cầu được sử dụng chủ yếu để xử lý các bộ phận cần thiết cho kỹ thuật nhiệt hạch laser, các bộ phận cho các thiết bị hồng ngoại và các gương phản xạ thiên văn lớn.

Công cụ máy cắt gương đúng độ chính xác cực lớn được phát triển bởi Viện Kỹ thuật Chính xác (CUPE), Đại học Cranfield, Vương quốc Anh, có khả năng xử lý gương cầu cho các thiên thể X-ray quy mô lớn và kính thiên văn (lên tới 1400mm đường kính và chiều dài 600mm)). Viện cũng đã phát triển thành công một máy cắt kim cương có thể được gia công để xem tia X của gương paraboloid bên trong gương mặt xa và gương hyperboloid quay bên ngoài.

Các công cụ gia công siêu chính xác được phát triển tại Nhật Bản chủ yếu được sử dụng để chế biến ống kính và bộ phản xạ cần thiết cho các sản phẩm dân sự. Hiện nay, các công cụ gia công do Nhật Bản sản xuất bao gồm: ULG-l00A (H) được phát triển bởi Toshiba Machines, ASP-L15 và Toyota Works. AHN10, AHN30 × 25, AHN60―3D công cụ chế biến máy phi cầu, v.v.