【機(jī)床商務(wù)網(wǎng) 新品出爐】非球面光學(xué)零件是一類非常重要的光學(xué)零件，常用的有拋物面鏡、雙曲面鏡以及橢球面鏡等。非球面光學(xué)零件具有球面光學(xué)零件無(wú)可比擬的良好成像質(zhì)量，應(yīng)用在光學(xué)系統(tǒng)中能夠很好地矯正多種像差，改善儀器成像質(zhì)量，提高儀器鑒別能力，增大作用距離，它能以一個(gè)或幾個(gè)少量的非球面零件代替較多的球面零件，從而簡(jiǎn)化儀器結(jié)構(gòu)，降低成本，并有效地減輕儀器重量。
 

　　非球面曲面光學(xué)零件在現(xiàn)代高能激光武器、慣性約束核聚變點(diǎn)火工程、空天遙感和深空探測(cè)以及航空航天打擊系統(tǒng)中發(fā)揮著極為重要的作用，應(yīng)用范圍日益廣泛。其中一些系統(tǒng)因使用環(huán)境和有關(guān)條件(如航空航天對(duì)重量、過(guò)載、溫度環(huán)境等要求)限制，對(duì)零件材料性能(比剛度、溫度穩(wěn)定性、加工特性等)有著非常嚴(yán)苛的要求。在這種情況下，傳統(tǒng)的非球面光學(xué)零件加工方法不僅在時(shí)間、效率和成本上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，更重要的是不能完成像對(duì)鈹、金、銅等有色金屬和許多其他一些材料非球面光學(xué)曲面的加工。同時(shí)，傳統(tǒng)的非球面光學(xué)零件加工方法還無(wú)法解決復(fù)雜非球面曲面零件，譬如自由曲面、保形曲面光學(xué)零件的超精密加工技術(shù)難題。為此，迫切需要研究適應(yīng)快速、的現(xiàn)代光學(xué)復(fù)雜非球面確定性超精密加工技術(shù)。另一方面，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、超精密測(cè)量技術(shù)、超精密運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、各種相關(guān)精密元部件制造技術(shù)以及小環(huán)境控制技術(shù)等的發(fā)展，也為實(shí)現(xiàn)上述要求的現(xiàn)代復(fù)雜非球面加工制造技術(shù)提供了技術(shù)支撐，使之成為現(xiàn)實(shí)可能。
 

　　非球面光學(xué)零件確定性超精密加工技術(shù)和裝備是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的典型代表，單點(diǎn)金剛石數(shù)控車削(SPDT)機(jī)床是現(xiàn)代超精密數(shù)控光學(xué)加工的典型、重要的加工裝備。SPDT可實(shí)現(xiàn)金屬基反射鏡、紅外材料透鏡等非球面、離軸非球面等光學(xué)元件的、確定性超精密加工。由于以SPDT為代表的現(xiàn)代超精密數(shù)控光學(xué)加工裝備技術(shù)水平對(duì)國(guó)家的軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展具有重大作用，世界發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我國(guó)采取了嚴(yán)格的裝備禁運(yùn)和技術(shù)封鎖。特別是在大尺寸、超高精密、多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品方面控制方面尤為嚴(yán)格。
 

　　近年來(lái)，中航工業(yè)精密所依托其在超精密加工技術(shù)領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)和傳統(tǒng)，開(kāi)展了“非球面光學(xué)零件確定性超精密加工技術(shù)和裝備”項(xiàng)目研究，突破了大型光學(xué)數(shù)控加工機(jī)床設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行環(huán)境控制等關(guān)鍵技術(shù)，在大承載力、高剛性的超精密立式液體靜壓主軸技術(shù)，大行程、高剛性、無(wú)摩擦效應(yīng)超精密液體靜壓導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)，機(jī)床Z軸無(wú)摩擦干涉效應(yīng)的全氣浮氣缸精密平衡與導(dǎo)軌技術(shù)，納米分辨率開(kāi)放式高性能數(shù)控系統(tǒng)集成技術(shù)，機(jī)床溫度及振動(dòng)環(huán)境精密控制技術(shù)以及高品質(zhì)壓力油源、氣源供給技術(shù)等方面取得了一系列成果，終研制成功“Nanosys-1000 LODTM數(shù)控光學(xué)加工機(jī)床”及其輔助支撐系統(tǒng)。該機(jī)床通過(guò)納米分辨率的超精密加工運(yùn)動(dòng)軌跡控制，用金剛石刀具直接車削成形金屬、紅外等材料的大型光學(xué)零件。該機(jī)床可地加工傳統(tǒng)光學(xué)加工技術(shù)和裝備難以加工或根本無(wú)法加工的多種材料(如金屬基、紅外及KDP晶體等)和復(fù)雜曲面(深度非球面、離軸非球面等)現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)元件。

 

　　該系統(tǒng)自研制成功以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾年的連續(xù)運(yùn)行、工藝研究及工程應(yīng)用，整體性能表現(xiàn)良好，精度穩(wěn)定可靠。2016年，由該機(jī)床制造的直徑達(dá)Φ1000mm的大口徑非球面拋物面鋁基反射鏡參加了第十三屆中國(guó)機(jī)床工具展覽會(huì)(CIMES2016)，吸引了現(xiàn)場(chǎng)不少業(yè)界人士的關(guān)注，也標(biāo)志著我國(guó)利用自主研發(fā)的超精密加工設(shè)備制造大口徑非球面超精密光學(xué)零件成為現(xiàn)實(shí)。同時(shí)，該系統(tǒng)已先后為中國(guó)電子科技集團(tuán)公司、北京郵電大學(xué)、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院和中國(guó)科學(xué)院物理研究所等科研生產(chǎn)機(jī)構(gòu)解決了不少超精密加工技術(shù)難題，包括太赫茲關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證、卡塞格倫太赫茲天線系統(tǒng)及太赫茲通訊系統(tǒng)等，滿足了我國(guó)國(guó)防科技工業(yè)裝備和民用光電市場(chǎng)的迫切需求，具有重要的軍事價(jià)值、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
 

　　“Nanosys-1000 LODTM 數(shù)控光學(xué)加工機(jī)床”的成功研制和良好運(yùn)行，表明大口徑非球面曲面超精密加工設(shè)備制造和工藝關(guān)鍵技術(shù)方面取得了一系列重要突破，打破了國(guó)外的技術(shù)封鎖和裝備禁運(yùn)，使我國(guó)的非球面光學(xué)零件的超精密加工技術(shù)水平上躍了一個(gè)新的臺(tái)階，項(xiàng)目成果達(dá)到了同類技術(shù)先進(jìn)水平。

 

（原標(biāo)題：的非球面光學(xué)零件確定性超精密加工）