Анализ на развитието и статуквото на усъвършенстваната технология за оптична обработка

Сега не е трудно да се установи, че почти всички военни оръжейни системи са оборудвани с различни фотоелектрични сензорни устройства и в тези фотоелектрични сензорни устройства се използват повече или по-различни стилове оптични компоненти. От материалите от доклад от проучване, направен от американската армия, знаем, че от 1980 до 1990 г. американските военни лазерни и инфрачервени продукти за термообработване са изисквали 1 147 700 броя различни оптични части, от които 635 900 броя сферични оптични части не са били използвани. Има 234 600 сферични оптични части, 181 000 плоски оптични части и 96 200 полиедрични сканиращи огледала. Да вземем за пример резервоара M1. Той използва около 90 лещи, 30 призми и различни огледала, прозорци и лазерни компоненти. Друг пример са малки очила за нощно виждане AN / AVS-6, които използват 9 асферични оптични части и 2 сферични оптични части.

От 70-те години на миналия век военната оптична технология, представена от инфрачервени термовизионни изображения и високоенергийни лазери, се развива бързо. Военните оптични системи изискват не само добро качество на изображението, но и малки размери, леко тегло и проста структура. Това е тежък тест за оптичната обработваща индустрия. За да бъде в крак с развитието на времето и да проектира и произведе висококачествени оптични системи за изображения, през 70-те години индустрията за обработка на оптични части проведе мащабна технологична революция и иновационни дейности и проучи и разработи много нови обработки на оптични части методи, като асферични повърхности. Метод на обработка на оптични части. През последните 10 години новата технология за обработка на оптични части беше допълнително популяризирана и популяризирана. Понастоящем често използваните в чужбина технологии за обработка на оптични части включват:

Компютърно цифрово управление едноточково диамантено струговане, технология за формоване на оптични стъклени лещи, технология за формоване на оптични пластмаси, технология за шлайфане и полиране на компютърно цифрово управление, технология за репликация на епоксидна смола, технология за електроформоване ... и традиционна технология за шлайфане и полиране.

2. Компютърно цифрово управление, технология за едноточково диамантено струговане

Технологията за компютърно цифрово управление с едноточково диамантено струговане е асферична технология за обработка на оптични части, която е разработена за първи път от Националния изследователски институт на отбраната на САЩ през 60-те години и е популяризирана и приложена през 80-те години. Той използва естествени монокристални диамантени инструменти на свръх прецизни CNC стругове. Под прецизния контрол на машинния инструмент и обработващата среда той директно използва диамантени инструменти за едноточково обръщане, за да обработи асферични оптични части, които отговарят на оптичните изисквания за качество. Тази технология се използва главно за обработка на малки и средни инфрачервени кристали и оптични части от метални материали. Характеристиките му са висока производствена ефективност, висока точност на обработка, добра повторяемост, подходяща за масово производство, а разходите за обработка са значително по-ниски от традиционните технологии за обработка. Оптичните части с диаметър, по-малък от 120 mm, обработени по тази технология за диамантено струговане, имат повърхностна точност 1/2 ～ 1l, а средната квадратна стойност на грапавостта на повърхността е 0,02 ～ 0,06 mm.

Понастоящем материалите, които могат да бъдат обработени чрез технология на диамантено струговане, са: цветни метали, германий, пластмаси, инфрачервени оптични кристали (живачен кадмиев телурид, кадмиев антимонид, полисилиций, цинков сулфид, цинков селенид, натриев хлорид, калиев хлорид, хлорид Стронций, магнезиев флуорид, калциев флуорид, литиев ниобат, кристал KDK) безелектролен никел, берилиева мед, халкогенидно стъкло на основата на германий и др. Горните материали могат директно да отговарят на изискванията за качество на оптичната повърхност. Тази технология може също да обработва стъкло, титан, волфрам и други материали, но в момента тя не може директно да отговори на изискванията за качество на оптичната повърхност и изисква допълнително шлайфане и полиране.

В допълнение към директната обработка на сферични и асферични оптични части, технологията за компютърно цифрово управление с едноточково диамантено струговане може да се използва и за обработка на различни оптични части, формиращи форми и тела на оптични части, като например обработка на форми за формоване на стъкло, форми за копиране и оптични пластмаси. Форма за леене под налягане и корпус на машината за обработка и възпроизвеждане на епоксидни оптични части и др. Тази технология се комбинира с технология за полиране на йонни лъчи за обработка на високопрецизни асферични оптични части; комбиниран с процес на покритие с твърд въглерод и технология за репликация на епоксидна смола, той може да произведе сравнително евтини прецизни асферични огледала и лещи. Ако към диамантения струг се добавят принадлежности за шлайфане или се използват керамични инструменти, монтират се прецизни приспособления и диамантеното рязане се извършва при ниска температура от -100 ° C, обхватът на приложение на тази технология ще бъде допълнително разширен. Понастоящем Оптичният център на Университета в Аризона използва тази технология, за да замести традиционната технология за ръчна обработка, но когато обработва стъклени оптични части, тя не може директно да се смила в оптично огледало, което отговаря на изискванията за качество, а гъвкавото полиране все още е задължително.

Техническите и икономически ефекти от едноточковото диамантено струговане на оптични части са много очевидни. Например, при обработка на 90 ° извън ос параболично огледало с диаметър 100 mm, ако се използва традиционният процес на шлайфане и полиране, точността на повърхността може да достигне до 3 mm (5 l), а времето за обработка отнема 12 месеца, разходите за обработка на всяко параболично огледало са 50 000 щатски долара.

Използвайки метода на диамантено струговане, той може да бъде завършен за 3 седмици, разходите за обработка са само 4 хиляди щатски долара, а точността на повърхността може да достигне 0,6 μm (1λ). Honeywell от САЩ използва тази технология за обработка на тетраедричното сканиращо огледало на инфрачервеното разузнавателно устройство AN / AAD-5. Размерът на всяка страна на въртящото се огледало е 88,9 '' 203,2 мм, равнината на всяка страна трябва да бъде 1/2, а ъгловата точност е 90 ° ± 42. Със струг бяха обработени 124 сканиращи въртящи се огледала за 15 месеца и качеството отговаряше на техническите изисквания за проектиране. Всяко въртящо се огледало спестява 2 770 щатски долара в сравнение с обработката с традиционните методи за обработка. Хониуел използва този процес, за да произведе 200 тетраедрични въртящи се огледала, спестявайки общо близо 900 000 щатски долара. Освен това са обработени 100 000 равнинни огледала за инфрачервеното разузнавателно устройство AN / AAD-5, спестявайки над 10 милиона щатски долара. През 10-те години от 1980 до 1990 г. разходите за обработка на 4 вида военни оптични части, включително равнина (50 \'' 50 mm), многогранник (диаметър 90 mm), сферична повърхност (диаметър 100 mm) и асферична повърхност (диаметър 125 mm), се основава на консервативна икономика. Според резултатите от изчисленията Министерството на отбраната на САЩ е спестило общо около 400 милиона щатски долара.