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Generated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluation only. 国外光学加工技术的发展现状 1. 引 言 如今我们不难发现，军用武器系统中几乎都装备有各种各样的光电传感器件，而在这些光电 传感器件中，或多或少都采用了各种样式的光学零件。从美国陆军所作的一项调查报告的材料中 我们知道，1980~1990年美国军用激光和红外热成像产品所需要的各种光学零件就有114.77万 块，其中球面光学零件为63.59万块，非球面光学零件为23.46万块，平面光学零件为18.1万 块，多面体扫瞄镜为9.62万块。拿M1坦克为例，其大约使用了90块透镜、30块棱镜以及各种 反射镜、窗口和激光元件。又如一具小小的AN/AVS-6飞行员夜视眼镜就采用了9块非球面光学 零件和2块球面光学零件。 从70年代开始，以红外热成像和高能激光为代表的军用光学技术迅速发展。军用光学系统 不但要求成像质量好，而且要求体积小、重量轻、结构简单。这对光学加工行业是一个严峻考验。 为了跟上时代发展的步伐，设计和制作出质地优良的光学成像系统，光学零件加工行业于70年 代开展了大规模技术革命和创新活动，研究开发出许多新的光学零件加工方法，如非球面光学零 件的加工法。近10多年来，新的光学零件加工技术得到进一步地推广和普及。目前,国外较为普 遍采用的光学零件加工技术主要有: 计算机数控单点金刚石车削技术、光学玻璃透镜模压成型技 术、 光学塑料成型技术、 计算机数控研磨和抛光技术、 环氧树脂复制技术、 电铸成型技术…… 以及传统的研磨抛光技术等。 2.计算机数控单点金刚石车削技术 计算机数控单点金刚石车削技术，是由美国国防科研机构于60年代率先开发、80年代得以 推广应用的非球面光学零件加工技术。它是在超精密数控车床上，采用天然单晶金刚石刀具，在 对机床和加工环境进行精确控制条件下，直接利用金刚石刀具单点车削加工出符合光学质量要求 的非球面光学零件。该技术主要用于加工中小尺寸、中等批量的红外晶体和金属材料的光学零件， 其特点是生产效率高、加工精度高、重复性好、适合批量生产、加工成本比传统的加工技术明显 降低。采用该项金刚石车削技术加工出来的直径120mm以下的光学零件,面形精度达l/2～1l， 表面粗糙度的均方根值为0.02～0.06mm。 目前，采用金刚石车削技术可以加工的材料有：有色金属、锗、塑料、红外光学晶体（碲镉 汞、锑化镉、多晶硅、硫化锌、硒化锌、氯化纳、氯化钾、氯化锶、氟化镁、氟化钙、铌酸锂、 KDK晶体）无电镍、铍铜、锗基硫族化合物玻璃等。上述材料均可直接达到光学表面质量要求。 此技术还可加工玻璃、钛、钨等材料，但是目前还不能直接达到光学表面质量要求，需要进一部 研磨抛光。 计算机数控单点金刚石车削技术除了可以用来直接加工球面、非球面光学零件外，还可以用 来加工各种光学零件的成型模具和光学零件机体，例如加工玻璃模压成型模具、复制模具、光学 Generated by Foxit PDF Creator ? Foxit Software For evaluation only. 塑料注射成型模具和加工复制环氧树脂光学零件用的机体等。该技术与离子束抛光技术相结合， 可以加工高精度非球面光学零件；与镀硬碳膜工艺和环氧树脂复制技术相结合，可生产较为便宜 的精密非球面反射镜和透镜。假若在金刚石车床上增加磨削附件或采用陶瓷刀具、安装精密夹具 和采用在－100°C低温进行金刚石切削等措施，此项技术的应用范围将可进一步扩大。目前,美 国亚里桑那大学光学中心已经使用该技术取代了传统的手工加工工艺，但加工玻璃光学零件时， 还不能直接磨削成符合质量要求的光学镜面，仍然需要进行柔性抛光。 单点金刚石车削光学零件技术经济效果非常明显，例如加工一个直径100mm的90°离轴抛 物面镜，若用传统的研磨抛光工艺方法加工，面形精度最高达到3mm（5l），加工时间需要12个 月，每一个抛物面镜的加工成本为5万美元。而采用金刚石车削方法，3个星期就能完成，加工 成本只有0.4万美元，面形精度可达0.6μm(1λ)。美国霍尼韦尔公司就用这种技术加工AN/AAD-5 红外侦察装置的4面体扫描转镜