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益唯特玻璃厂关于光学玻璃精密加工技术的研究

发表日期:2015-03-01 发布者:厦门益唯特玻璃有限公司 [返回]


益唯特玻璃厂关于光学玻璃精密加工技术的研究 


光学玻璃主要指用于光的透过、折射、反射、选择吸收和衍射的传光玻璃。近年来,光学玻璃作为光子材料在信息产生、传输、存储、显示、探测和处理等领域得到了广泛应用,光学玻璃不再是单纯的被动式传光材料,主动式光功光学玻璃已成为光学玻璃的重要组成部分。光学玻璃常被用来制作侦查卫星照相机镜头、隐形雷达探照镜、高速飞行器窗口以及激光发射装置中的光学透镜、棱镜等超精密零件。由于光学玻璃的广泛使用, 传统的加工方法已不能满足精密加工的需要, 尤其是对于非球曲面零件, 特别是具有小曲率半径的非球凹面零件, 用传统的加工方法加工较为困难且不能保证加工精度, 不符合现代高科技发展的要求。 


通过阅读文献,我们发现先在研究过的光学玻璃高精化的方法大致有一下四种方法:


 1. 在线电解修锐法(Elect roly tic Inprocess Dressing , 简称ELID 法) 最初的在线电解休整磨削对光学玻璃进行加工的方法,其得到的光学玻璃材料表面仍存在一些亚表面损伤和微裂纹,这些表面缺陷可以通过游离的磨粒进行抛光而去除。因而,人们想找到一种更好的、能结合ELLD磨削的光整加工工艺。EL ID 磨削可用来进行硬脆材料的高精度、高效率磨削,而MRF 可用来进行确定性形状的修正与抛光。本文提出结合MRF 与EL ID 磨削的组合工艺对各种光学材料(如玻璃透镜、碳化硅、硅晶玻璃等) 进行超精密加工的方法,即采用EL ID 磨削进行预抛光以高效率地获得高质量表面,然后采用MRF 以进一步减小表面粗糙度和形状误差。利用该组合加工工艺可以在短时间内得到亚纳米级的表面粗糙度和峰谷值为λ/ 20nm的形状精度。由此可见,该方法是可取的。


 2. 激光加工  激光加工是一种比较适用于单件和小批量加工的现代精密加工方法,其独有的优点是无接触、无切削力、热影响小、加工环境干净整洁。在生产和实验中,已利用激光的高能量密度使玻璃局部瞬间熔化以至于汽化来进行打标、内外雕刻、打孔、切割,或是利用热应力使材料内产生内裂纹并使裂纹沿规定的方向扩展而达到切割的目的。理论上讲,激光可将任何材料铣削至所要求的尺寸。


 3、超声磨削  超声波加工技术是一种新颖而前沿的加工技术。采用超声波加工时, 工具对工件的宏观作用力小, 热影响小, 因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件, 且被加工材料的脆性越大越容易加工, 也不受工件材料的电、化学特性影响, 所以加工出来的工件表面损伤和残余应力都很小。


 4.精密铣削跟超声铣削   用铣削的方式加工光学玻璃这种脆硬材料, 并使其表面达到极高的精度看似是不可能的, 但采用适当的设计方法就可使这种不可能变为现实。根据Kev in Foy 等人的研究 , 在铣削加工中, 当刀具倾斜一定角度对加工表面质量的提高作用是非常大的。当刀具倾斜一定角度时, 选择适当的加工参数可使铣削加工一直处于延性加工模式之下。对已加工表面进行观测发现, 已加工表面无任何裂纹, 而且表面粗糙度Ra 控制在60 nm 以下。

  

以上四种方法各有优缺点,也有自身的技术限制。对光学玻璃的各种精密加工方法的研究目的不仅是提高加工表面的质量, 还包括如何减少工件表面残余应力和亚表面裂纹的产生等, 并且要简化加工工艺过程, 提高加工效率和加工经济性。因而,对高精密技术的完善迫在眉睫。 





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