一、從小到我們人手一個(gè)的手機，到日常生活的電視、電腦，再到國防領(lǐng)域的軍工、航天，光學(xué)零件的需求隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而日益廣泛。

越來(lái)越多的精密儀器運用到了光機電相結合的新技術(shù)，推動(dòng)了其實(shí)現了多功能、高性能和低成本的日益嚴格的要求，促進(jìn)了傳統光學(xué)零件生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展及加工工藝的變革。這種變革推動(dòng)了光學(xué)技工技術(shù)向兩個(gè)不同的方向發(fā)展。

******，向小型、輕便和便宜的高效加工方向發(fā)展。光學(xué)塑料和玻璃壓鑄技術(shù)的快速發(fā)展使非球面透鏡成本大幅下降，供給量大幅增加成為可能，越來(lái)越多的各種光學(xué)系統開(kāi)始采用。例如很薄的變焦距鏡頭，在手機中得到了廣泛的應用。正是由于這些小型、輕便和便宜的光學(xué)零件在各個(gè)領(lǐng)域中的應用不斷擴大，帶動(dòng)了光學(xué)高效加工技術(shù)的迅猛發(fā)展。

第二，向超精密加工方向發(fā)展。尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域特別是國防工業(yè)的技術(shù)進(jìn)度對超精密光學(xué)零件提出了新的要求。

例如載人航天、激光武器的光學(xué)系統、光纖通訊元件、光集成電路中的微型光學(xué)零件，都是超精密的光學(xué)零件。這些光學(xué)零件的加工精度甚至達到了納米級。這些零件的加工不能采用傳統的方法，必須通過(guò)超精密加工技術(shù)才能得以實(shí)現。

本公司主要承接銅、鋁、不銹鋼等金屬材料和四氟乙烯等非金屬材料的精密加工和設計。公司業(yè)務(wù)涉及：北京鈦合金加工 ,北京鋁合金零件加工工程機械、電子設備、醫療器械、紡織機械、儀器儀表和通信設備等多個(gè)行業(yè)。

傳統的光學(xué)零件的加工方法已有百余年的歷史，可以通俗的理解為一把沙子一把水。而新的光學(xué)零件加工方法始于上世紀70年代，軍用光學(xué)系統由白光拓展為紅外及激光系統，對光學(xué)零件也提出了成像質(zhì)量要好、體積要小、重量要輕、結構還得簡(jiǎn)單的艱巨要求。隨之光學(xué)加工行業(yè)進(jìn)行了大規模技術(shù)革命和創(chuàng )新活動(dòng)，新的光學(xué)零件加工方法不斷涌現。

目前，較為普遍采用的光學(xué)零件加工技術(shù)主要有：數控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)、數控研磨拋光技術(shù)、光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)、光學(xué)塑料成型技術(shù)、磁流變拋光技術(shù)、電鑄成型技術(shù)以及傳統的研磨拋光技術(shù)等。

超精密加工技術(shù)基本原理

1、數控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)

數控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)是一種非球面光學(xué)零件加工技術(shù)。它是在超精密數控車(chē)床上，采用天然單晶金剛石刀具，在特定的加工環(huán)境******控制條件下，使用金剛石刀具單點(diǎn)車(chē)削加工出非球面光學(xué)零件。該技術(shù)主要用于中小尺寸紅外晶體和金屬材料的光學(xué)零件。

2、數控研磨拋光技術(shù)

數控研磨和拋光技術(shù)是由數控精密機床將工件表面通過(guò)磨削加工成所需要的面形，之后通過(guò)柔性?huà)伖饽伖?，使工件達到技術(shù)要求的光學(xué)零件制造技術(shù)。該技術(shù)的原理***接近古典法光學(xué)加工技術(shù)，主要是通過(guò)機床的數字化精密控制來(lái)實(shí)現光學(xué)零件的精密加工。

3、光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)

光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)是把軟化的玻璃放入高精度的模具中，在加溫加壓和無(wú)氧的條件下直接模壓成型出達到使用要求的光學(xué)零件?？梢哉f(shuō)光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)的普推廣應用是光學(xué)玻璃零件加工技術(shù)的重大革命。此項技術(shù)對非球面玻璃零件的成本降低及產(chǎn)量提升有著(zhù)劃時(shí)代的意義。

光學(xué)零件超精密加工技術(shù)的應用范圍

1、數控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)

目前，采用金剛石車(chē)削技術(shù)可以直接加工出達到光學(xué)表面質(zhì)量要求的材料主要是有色金屬、鍺、塑料及紅外光學(xué)晶體，而對于玻璃的加工還不能達到光學(xué)表面質(zhì)量要求，需要繼續研磨拋光修正。數控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)的另一個(gè)主要用途是加工各種模壓成型所需的精密模具。

2、數控研磨拋光技術(shù)

數控研磨拋光技術(shù)的主要加工材料是玻璃，這正彌補了數控單點(diǎn)金剛石加工技術(shù)不能直接加工成品光學(xué)玻璃零件的不足。該技術(shù)主要用于加工球面、非球面光學(xué)零件，是代替傳統古典法光學(xué)玻璃加工方法的主要技術(shù)，具有精度高，加工效率高等優(yōu)點(diǎn)。目前，市場(chǎng)上該技術(shù)發(fā)展的歷史比較長(cháng)，成熟的設備較為全面，如德國 Satisloh公司， Optotech公司和Schneider公司等推出不同類(lèi)型的銑磨和拋光機床，我國也開(kāi)展了大量數控技術(shù)的研究。

計算機數控研磨和拋光技術(shù)不僅在數控設備自動(dòng)化和加工精度方面取得了很大的進(jìn)展，各種不同拋光方法和原理的研究，極大的推動(dòng)了光學(xué)非球面加工技術(shù)的發(fā)展 。

3、光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)

目前，光學(xué)透鏡模壓成型技術(shù)已經(jīng)用來(lái)批量生產(chǎn)精密的球面和非球面透鏡。不但能夠制造常用的中等口徑透鏡，而且延伸到了100微米的微型透鏡陣列及50毫米的較大口徑透鏡，不但可以制造軍、民用光學(xué)儀器中的球面和非球面光學(xué)零件，還可以制造光通信用的光纖耦合器用的非球面透鏡等。

現在，這項******玻璃光學(xué)零件制造技術(shù)還掌握在美國的康寧、Rochester Precision Optics(RPO)、Maxell，日本的OHARA（小原）、HOYA（保谷）、奧林巴斯、松下，德國的蔡司，英國的Bluebell Industries和荷蘭的菲利浦等少數國外公司。

光學(xué)零件超精密加工國內外技術(shù)進(jìn)展情況

1、國外非球面零件的超精密加工技術(shù)的現狀在國際上光學(xué)加工已發(fā)展到第五代數控加工工藝，達到了高精度、高速度、高效率及專(zhuān)業(yè)化，已可以完成高精度非球面零件的加工，其中比較突出的是德國的光學(xué)加工技術(shù)。

他們的數控加工技術(shù)不僅涵蓋了從平面、棱鏡、球面到非球面等各種面型的銑磨成型、拋光技術(shù)，以及配套的高精度檢測技術(shù)，加工尺寸及檢測范圍從Φ1～800mm。在非球面的加工方面尤為突出，利用******的技工工藝可輕松完成高精度非球面的加工。非球面的加工方法有的用磨輪外緣點(diǎn)接觸銑磨、有的使用彈性膜拋光再小磨頭修正拋光的方式；工件的裝夾方式有液壓、真空吸附等方式。

2、我國非球面零件超精密加工技術(shù)的現狀

我國超精密加工技術(shù)的研究始于80年代初，與國外有著(zhù)20余年的差距。我國軍工光電企業(yè)中的光學(xué)零件的加工技術(shù)經(jīng)過(guò)多年來(lái)的發(fā)展，非球面數控加工技術(shù)在近些年也有很大發(fā)展，特別是航空航天系統應該引進(jìn)了些******的技術(shù)和設備，部分企業(yè)的技術(shù)水平有了較大提高，但兵器行業(yè)的光電企業(yè)光學(xué)加工普遍還是采用傳統的工藝，非球面的加工大部分是靠手工修磨，效率極低，手修過(guò)程還易出錯，可靠性差。光學(xué)玻璃透鏡模壓成型也僅僅停留在毛坯階段。隨著(zhù)現代化的兵器裝備中對大口徑、高精度的非球面鏡的需求不斷增加，非球面加工技術(shù)的提高迫在眉睫。但由于進(jìn)口非球面數控加工設備價(jià)格較高，大部分企業(yè)也只配備了少量設備，只能解決現有高端產(chǎn)品的非球面加工。難以在此基礎上形成批量和提出新工藝。

結語(yǔ)

目前，國外發(fā)達******已有30余年的新型光學(xué)系統的發(fā)展歷史，新型光學(xué)系統，特別是高次非球面光學(xué)系統已獲得相當的發(fā)展與利用。在這—領(lǐng)域，國內還有相當大的差距，甚至是空白。這種情況嚴重地阻礙了我國高性能光學(xué)系統的發(fā)展，影響我軍的裝備水平。開(kāi)展有關(guān)的應用基礎、關(guān)鍵技術(shù)、系統與工程技術(shù)方面的研究具有重大的意義。

超精密加工技術(shù)的發(fā)展，一改光學(xué)系統概念設計數百年停滯不前的狀況，使現代光學(xué)系統的設計和制造獲得了革命性的發(fā)展。解決我國現代光學(xué)系統的制造，特別是高分辨率、大口徑高次非球面光學(xué)系統加工的瓶頸技術(shù)，達到和突破目前世界高分辨率大口徑光學(xué)系統的實(shí)際水平，實(shí)現我國******光學(xué)制造技術(shù)上新的臺階，具有重大的意義。

參考文獻

［1］蔡立 主編. 光學(xué)零件加工技術(shù)（第二版）. 北京：兵器工業(yè)出版社2006.4

［2］舒朝濂 主編. 現代光學(xué)制造技術(shù). 北京：國防工業(yè)出版社 2008.8

［3］張曾揚 主編. 現代光學(xué)制造技術(shù)文集. 北京：北方光電技術(shù)股份有限公司 光學(xué)技術(shù)雜志社 2002.8

［4］辛企明 沙定國 著(zhù).新型光學(xué)零件及其制造技術(shù)培訓教材 北京：中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì )2010.4（作者單位：中國五洲工程設計集團有限公司）

文章來(lái)源：現代國企研究。作者簡(jiǎn)介：王建剛（1978～），男，畢業(yè)于長(cháng)春理工大學(xué)，高級工程師，研究方向為光學(xué)、電子類(lèi)項目的工程咨詢(xún)、設計。

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