CN100418676C - 硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工方法 - Google Patents
硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100418676C CN100418676C CNB2004100796065A CN200410079606A CN100418676C CN 100418676 C CN100418676 C CN 100418676C CN B2004100796065 A CNB2004100796065 A CN B2004100796065A CN 200410079606 A CN200410079606 A CN 200410079606A CN 100418676 C CN100418676 C CN 100418676C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- millimeter
- zinc
- face
- processing
- lathe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Turning (AREA)
Abstract
本发明公开了一种非球面光学元件的加工技术,主要用于硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工。其主要技术特征是:用计算机数控车床及金刚石圆弧刀具对硒化锌和硫化锌进行切削加工,采用新工艺流程:吸附夹具的设计制造、元件半精加工、元件精加工、检测面型、精修面型等。本发明从根本上克服了用传统抛光工艺方法加工硒化锌和硫化锌非球面光学元件存在效率低、成本高、尺寸和面型精度难以保证的缺陷。达到了能够批量生产、质量稳定、效率显著提高的预期效果。
Description
一、技术领域
本发明属于一种光学元件的加工技术,主要用于对红外光学材料——硒化锌、硫化锌非球面光学元件的制作。
二、背景技术
通过检索,未发现与此相同或相似的技术报道,目前,对硒化锌、硫化锌非球面光学元件的加工,主要采用传统的抛光工艺技术(出自我厂多年生产用的工艺技术资料),其主要工艺流程为:
本发明的主要技术任务是:根据传统的抛光工艺加工非球面光学元件的不足,寻找一种新的方法来对硒化锌、硫化锌非球面光学元件的加工,实现生产效率大幅度的提高,精度质量得到保证,适应红外光学系统向短、小、精方向的发展,以满足市场需求。
三、发明内容
本发明的主要技术方案:采用计算机数控车床及金刚石圆弧刀具,对硒化锌和硫化锌进行切削加工。其工艺流程:I、下料、II、粗磨、III、吸附夹具的设计制造、IV、元件半精加工、V、元件精加工、VI、检测面型、VII、精修面型。
所加工出的光学元件,无须再抛光,即可得到符合技术要求的光学级表面,即:粗糙度Ra值优于0.012微米,效率与原来传统式抛光工艺无法相比,至少提高数十倍以上,元件合格率达百分之百,尤其是对于直径Φ5-Φ120毫米的非球面光学元件加工,效率和质量更显著。
四、附图说明
图1,是本发明的工艺流程图,也是本发明的主要技术方案图。
图2,是本发明的真空吸附弹性夹具图。
图3,是本发明的2次非球面光学元件加工实施例图。
图4,是本发明的10次非球面光学元件加工实施例图。
图5,是本发明的15次非球面光学元件加工实施例图
图6,是本发明的20次非球面光学元件加工实施例图。
五、具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
对于2-20次硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工,采用计算机数控车床及金刚石圆弧刀具对硒化锌和硫化锌进行切削加工,采用合理的工艺方法和检测手段,得到符合技术要求的非球面光学元件。
参照图1,本发明按如下工艺流程进行:
I、下料。用内圆切片机对硒化锌和硫化锌进行切割下料。
II、粗磨。1、根据设计的非球面方程,计算出最佳匹配半径,依据半径值,在元件上铣磨出非球面的初步形状。2、铣磨出初步形状的同时,要控制好元件有效半径上某一点的圆周上两面的等厚差,其厚度应相等,其偏差小于0.05毫米。3、进行磨边和拖边。
所需设备:球面铣磨机、定心磨边机及平面铣磨机。
III、吸附夹具的设计制造。粗磨完工后,根据元件的尺寸、形状,设计制作出相应的吸附式弹性夹具,基本结构形式如图2所示,属于弹性夹持方式。元件和夹具装夹配合间隙小于0.01毫米。
所需设备:数控金刚石车床、铣床。
IV、元件半精加工。将粗磨完工后的毛坯元件,用弹性夹具在金刚石车床上装夹好,快速去除余量,使非球面初步或粗成型。
所需设备:数控金刚石车床。
工艺参数:车床主轴转速在1500-2000转/分,切深0.05-0.08毫米,进给量保持在8-10毫米/分。
V、元件精加工。半精加工完工后,在金刚石车床上进行精加工,使非球面精确成型。
所需设备:数控金刚石车床。
VI、检测面型。用接触式精密轮廓分析仪按技术条件进行尺寸、面型精度的工序检测,如有不合格的,转计算机补偿修正工序进行修正。
VII、精修面型。将精确成型合格的非球面元件,在金刚石车床上进一步加工出光学级表面。
所需设备:数控金刚石车床。
工艺参数:车床主轴转速在2000-2500转/分,切深0.005-0.01毫米,进给量1.5-3毫米/分。
参照图2、本发明的吸附式弹性夹具结构由吸面座1和夹紧套2组成。H面为被吸附面,I台阶孔为定位孔,与元件配合间隙小于0.01毫米。
实施例一、加工2次非球面元件,如图3所示,材料:硒化锌或硫化锌,非球面顶点半径R01=252.9毫米,外径Φ外=120±0.02毫米,非球面有效半径=Φ1/2=112/2=56毫米,厚度δ1=10±0.01毫米,2次非球面方程:Y2=2R01X-(K+1)X2,其中Y表示非球面上任意一点距非球面顶点的垂直距离,即称弧高,X是非球面有效半径56毫米以内任意一点数据,K表示面型系数,K=0.425。
I、下料。用内圆切片机对硒化锌和硫化锌进行切割下料。
II、粗磨。将未知数输入方程,X在这里取了15个点,即:3.733、7.466、11.2、14.933、18.666、22.400、26.133、29.866、33.600、37.333、41.066、44.800、48.533、52.266、56.000,通过15次以上的计算和综合数据处理及相关的数学运算,最后得出最佳匹配半径SR1=251.56毫米。根据SR1值先铣磨出非球面A1面,以A1面为基准,按照R1=173.38±0.0002毫米铣磨出球面B1面,同时用考表仪测量控制好两面的等厚差,等厚差不超过0.05毫米,中心点厚度控制到10.2毫米左右即可,在铣磨B1面后不取下元件,一次铣磨外圆尺寸到Φ外120毫米。
III、根据粗磨后的元件尺寸、形状,按图2基本结构,设计制作出相应的吸附式弹性夹具。
IV、元件半精加工。元件毛坯完工后,用夹具在金刚石车床上装夹好,就可以进行半精加工,要求加工出非球而A1面和球而B1而的面型。进一步去除余量,中心点厚度控制到10.05毫米左右即可,保证元件两面的厚度差小于0.01毫米,工艺参数:主轴转速1800转/分,切深0.05毫米,进给量8毫米/分。
V、元件精加工。半精加工完工后,进入精加工,用金刚石车床先加工A1面和A1面边缘的平面,以A1面为基准再加工B1面,所加工尺寸及面型精度符合工序要求。
VI、检测面型。用接触式精密轮廓分析仪,按技术条件进行检测,不合格的及时用计算机补偿修正的方法很快得到修正。再转下道工序。
VII、精修面型。精加工完工合格后,就可以在金刚石车床上进一步加工出光学级表面。工艺参数:主轴转速2200转/分,切深0.005毫米,进给量1.5毫米/分。
实施例二:加工10次非球面元件,如图4所示,材料:硒化锌或硫化锌,非球面顶点半径R02=467.7,直径Φ2=96±0.02毫米,非球面有效半径=Φ2/2=96/2=48毫米,厚度δ2=15.5±0.01毫米,非球面方程:
I、下料。用内圆切片机切割下料。
II、粗磨。将未知数输入方程,这里X在48毫米以内取了15个点,即:3.200、6.400、9.600、12.800、16.000、19.200、22.400、25.600、28.800、32.000、35.200、38.400、41.600、44.800、48.000,通过15次的计算和综合数据处理,最后计算出最佳匹配半径SR2,SR2=489.59毫米。根据SR2值,先铣出非球面A2面,以A2面为基准,按R2值707.9±0.0005毫米铣磨出B2面,在铣磨过程中,用考表仪控制好两面的等厚差,等厚差不超过0.05毫米,在此元件中,中心点厚度铣磨到15.73毫米左右即可,同时铣磨完B2面后,不取下元件,铣磨外圆到尺寸Φ296毫米。
III、根据粗磨后的元件尺寸、形状,按图2基本结构,设计制作出相应的吸附弹性夹具。
IV、元件半精加工。元件毛坯完工后,在金刚石车床上,用夹具装夹好后,进行半精加工,要求加工出非球面A2面和球面B2面面形,去除余量,中心厚度尺寸控制在15.55毫米左右,保证元件两面等厚差小于0.01毫米,工艺参数:主轴转速1500转/分,切深0.08毫米,进给量10毫米/分。
V、元件精加工。半精加工完工后,用金刚石车床进行精加工,对于此类双凸透镜来说,先加工B2面,然后以B2面为基准加工非球面A2面,所加工尺寸面型精度符合工序要求。如B2面有划痕,可在车床上进行处理。
VI、检测面型。用接触式精密轮廓分析仪,按技术条件进行检测,不合格的及时用计算机补偿修正的方法很快得到修正。
VII、精修面型。精加工完后,就在金刚石车床上进一步加工出光学级表面。其工艺参数为:主轴转速2000转/分,切深0.01毫米,进给量2.5毫米/分。
实施例三,加工15次非球面元件,图5所示,材料:硒化锌或流化锌,非球面顶点半径R03=90.084毫米,直径Φ3=28±0.02毫米,非球面有效半径=Φ3/2=28/2=14毫米,厚度δ3=3.5±0.01毫米,非球面方程:
I、下料。用内圆切片机对硒化锌和硫化锌进行切割下料。
II、粗磨。将未知数输入方程,X这里取15个点即:0.933、1.866、2.800、3.733、4.666、5.600、6.533、7.466、8.400、9.333、10.266、11.200、12.133、13.066、14.000、通过15次的计算和综合数据处理,计算出最佳匹配半径SR3=92.84毫米。先按平面面型铣磨B3面,铣磨完工后,以它为定位基准,根据SR3值铣磨出非球面A3面。其中用考表仪控制好两面的等厚差不超过0.03毫米。中心厚度控制在3.71毫米左右,在铣磨A3面的同时,铣磨外圆尺寸到Φ328毫米。
III、吸附夹具的设计制造。椐据粗磨后的元件尺寸、形状,按图2基本结构,设计制造出相应的吸附弹性夹具。
IV、元件半精加工。元件毛坯完工后,装夹好,就可以进行半精加工,在金刚石车床上加工出非球面A3和平面B3的面形,去除余量,中心厚度尺寸控制在3.55毫米左右,保证元件两面等厚差小于0.01毫米,工艺参数:主轴转速1800转/分,切深0.08毫米,进给量10毫米/分。
V、元件精加工。半精加工完工后,进行元件的精加工,在金刚石车床上先加工B3面,以B3面为基准,加工A3面,所加工尺寸和面型精度符合工序要求。如B3面上有划痕,可在金刚石车床上进行处理。
VI、检测面型。用接触式精密轮廓分析仪,按技术条件检测,不合格的及时用计算机补偿修正的方法可很快得到修正,再转下道工序。
VII、精修面型。精加工完工后,在金刚石车床上进一步加工出光学级表面。工艺参数:主轴转速2500转/分,切深0.01毫米,进给量3毫米/分。
实施例四,加工20次非球面元件,图6所示,材料:硒化锌或硫化锌,其中A4面为非球面,R04=727.8,直径Φ4=40±0.02毫米,非球面有效半径=Φ4/2=40/2=20毫米,中心厚度δ4=4.1±0.01毫米,20次非球面方程: 其中K=8.5352766、A=-1.95307、B=1.05923、D=-1.6621、E=1.65767、F=-1.21275、G=4.03678、H=-1.23893、I=-2.64528、J=4.82838,C=1/R04=1/727.8=0.001374,Y表示弧高,X是非球面有效半径20毫米以内任意一点的数据。
I、下料。用内圆切片机切割下料。
II、粗磨。将未知数输入方程,这里X取15个点:1.3333、2.6666、4.0000、5.3333、6.6666、8.0000、9.3333、10.6666、12.0000、13.3333、14.6666、16.0000、17.3333、18.6666、20.0000,通过15次的计算和综合数据处理,最后计算出最佳匹配半径SR4=56.56毫米,根据SR4值先铣磨出A4面。又按R4=580.5±0.0005毫米铣磨出球面B4面,铣B4面时以A4面为基准,用考表控制好两面的等厚差不超过0.03毫米。中心厚度控制到7.1毫米左右,在加工完B4面的同时,铣磨外圆尺寸到Φ440毫米。
III、吸附夹具的设计制造。根据粗磨后的元件尺寸、形状,按图2基本结构,设计制造出相应的吸附弹性夹具。
IV、元件半精加工。元件毛坯完工后,在金刚石车床上用夹具装夹好后,进行半精加工,要求加工出非球面A4面和球面B4面面形,除去余量,中心厚度尺寸控制在4.15毫米左右,保证元件两面等厚差小于0.01毫米,工艺参数:主轴转数2000转/分,切深0.05毫米,进给量8毫米/分。
V、元件精加工。半精加工完工后,在金刚石车床上装夹好后进行精加工,对于此类双凸透镜来说,先加工B4面,然后以B4面为基准加工A4面,所加工尺寸面型精度符合工序要求。如果B4面上有划痕,可在非球面A4面加工完工后,可进行一次处理,这道小工序仍在金刚石车床上进行。
VI、检测面型。用接触式精密轮廓分析仪,按技术条件进行检测,不合格的及时用计算机补偿修正方法很快得到修正。再转下道工序。
VII、精修面型。精加工完工后,就在金刚石车床上进一步加工出光学级表面。其工艺参数为:主轴转速:2500转/分,切深0.01毫米,进给量3毫米/分。
以上仅列举2次、10次、15次及20次硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工实例,均为批量生产,合格率在百分之百,完全达到本发明的目的。
Claims (2)
1. 一种硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工方法,含有工序I下料、II粗磨,其特征是:用计算机数控车床及金刚石圆弧刀具对硒化锌和硫化锌进行切削加工,采用工艺流程:
III、吸附夹具的设计制造,粗磨完工后,根据毛坯元件的尺寸、形状,设计制作出相应的吸附式弹性夹具;
IV、元件半精加工,将粗磨完工后的毛坯元件,用弹性夹具在金刚石车床上装夹好,快速去除余量,使非球面初步成型,工艺参数:车床主轴转数1500-2000转/分,切深0.05-0.08毫米,进给量8-10毫米/分;
V、元件精加工,元件半精加工完工后,在金刚石车床上进行精加工,使非球面精确成型;
VI、检测面型,用接触式精密轮廓分析仪按技术条件进行尺寸、面型精度的工序检测,如有不合格的,转计算机补偿修正工序进行修正;
VII、精修面型,将精确成型合格的非球面元件,在金刚石车床上进一步加工出光学级表面,工艺参数:车床主轴转速:2000-2500转/分,切深0.005-0.01毫米,进给量1.5-3毫米/分。
2. 根据权利要求1所述的硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工方法,其特征是:吸附式弹性夹具结构由吸面座(1)和夹紧套(2)组成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2004100796065A CN100418676C (zh) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | 硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2004100796065A CN100418676C (zh) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | 硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1785560A CN1785560A (zh) | 2006-06-14 |
CN100418676C true CN100418676C (zh) | 2008-09-17 |
Family
ID=36783222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2004100796065A Expired - Fee Related CN100418676C (zh) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | 硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100418676C (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101585150B (zh) * | 2008-05-20 | 2012-06-20 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 治具辅助定位装置 |
CN104607658A (zh) * | 2013-11-05 | 2015-05-13 | 丹阳华恩光学镜片有限公司 | 一种硒化锌镜片的超精密车削工艺 |
CN105081355B (zh) * | 2015-08-27 | 2017-03-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种软脆材料镜面加工的超精密斜角车削方法 |
CN105467480B (zh) * | 2015-11-23 | 2017-08-11 | 天津津航技术物理研究所 | 一种高精度CVD ZnSe透镜非球面加工方法 |
CN107470990A (zh) * | 2017-09-07 | 2017-12-15 | 云南北方驰宏光电有限公司 | 硫系材料非球面镜片的加工方法 |
CN111002114A (zh) * | 2020-01-04 | 2020-04-14 | 云南驰宏国际锗业有限公司 | 一种锗镜片精密抛光方法 |
CN112936615A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-06-11 | 苏州海创光学科技有限公司 | 一种硒化锌镜片的加工方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06170980A (ja) * | 1992-12-04 | 1994-06-21 | Olympus Optical Co Ltd | 複合光学素子の製造方法 |
CN2323383Y (zh) * | 1997-12-27 | 1999-06-09 | 中国科学院长春物理研究所 | 无球差非球面波导短程透镜元件 |
CN1234332A (zh) * | 1998-05-06 | 1999-11-10 | 中国科学院长春物理研究所 | 外差式声光频谱仪芯片的制备方法 |
US6476971B1 (en) * | 2000-10-31 | 2002-11-05 | Eastman Kodak Company | Method of manufacturing a microlens array mold and a microlens array |
JP2003075622A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Toshiba Corp | 回折格子、回折格子の加工方法及び光学要素 |
US6622599B1 (en) * | 1998-05-21 | 2003-09-23 | Ophir Optronics Ltd. | Precision double-sided aspheric element |
-
2004
- 2004-12-06 CN CNB2004100796065A patent/CN100418676C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06170980A (ja) * | 1992-12-04 | 1994-06-21 | Olympus Optical Co Ltd | 複合光学素子の製造方法 |
CN2323383Y (zh) * | 1997-12-27 | 1999-06-09 | 中国科学院长春物理研究所 | 无球差非球面波导短程透镜元件 |
CN1234332A (zh) * | 1998-05-06 | 1999-11-10 | 中国科学院长春物理研究所 | 外差式声光频谱仪芯片的制备方法 |
US6622599B1 (en) * | 1998-05-21 | 2003-09-23 | Ophir Optronics Ltd. | Precision double-sided aspheric element |
US6476971B1 (en) * | 2000-10-31 | 2002-11-05 | Eastman Kodak Company | Method of manufacturing a microlens array mold and a microlens array |
JP2003075622A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Toshiba Corp | 回折格子、回折格子の加工方法及び光学要素 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
光学非球面的超精密加工技术及非接触检测. 谢晋.华南理工大学学报(自然科学版),第32卷第2期. 2004 |
光学非球面的超精密加工技术及非接触检测. 谢晋.华南理工大学学报(自然科学版),第32卷第2期. 2004 * |
小型非球面轮廓测量仪的原理及应用. 倪颖,余景池,郭培基等.光学精密工程,第11卷第6期. 2003 |
小型非球面轮廓测量仪的原理及应用. 倪颖,余景池,郭培基等.光学精密工程,第11卷第6期. 2003 * |
超精密加工技术在非球面加工中的应用. 叶立清.机电工程技术,第2期. 2001 |
超精密加工技术在非球面加工中的应用. 叶立清.机电工程技术,第2期. 2001 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1785560A (zh) | 2006-06-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100431790C (zh) | 光学玻璃和硅单晶非球面光学元件的加工方法 | |
CN105467480B (zh) | 一种高精度CVD ZnSe透镜非球面加工方法 | |
CN100418675C (zh) | 锗单晶非球面光学元件的加工方法 | |
CN101504036B (zh) | 滚子轴承球面滚子的制造设备及加工工艺 | |
US5938381A (en) | Method and tool for creating a concave surface from a spectacle blank | |
CN102490103B (zh) | 一种弯月透镜及其加工方法 | |
CN104339243A (zh) | 磨削机床及在该机床上加工非球面单晶硅透镜的方法 | |
CN100418676C (zh) | 硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工方法 | |
CN205438045U (zh) | 一种内表面磨削装置 | |
CN109483365A (zh) | 一种氟化钙材料阶梯回转非球面透镜加工方法 | |
CN109240206A (zh) | 一种精密深槽类零件的数控加工方法 | |
CN115635247A (zh) | 一种高精高温合金细长轴加工方法 | |
Reshetnikova et al. | Base error for centerless grinding of spherical rolling elements | |
CN201862780U (zh) | 非球面眼镜片数控车床 | |
Suzuki et al. | Precision cutting of ceramics with milling tool of single crystalline diamond | |
CN111421299B (zh) | 一种定珠圈的加工方法 | |
CN112123597A (zh) | 一种小口径高精度光学透镜的加工方法 | |
CN112496876B (zh) | 一种硅透镜非球面的超精密车削加工方法 | |
CN205032744U (zh) | 数控车床加工手表夹板的刀架结构 | |
Zhou et al. | Aspheric lens processing of chalcogenide glass via combined PGM-SPDT process | |
CN209664900U (zh) | 一种车磨内孔及锥面夹具装置 | |
CN111531185B (zh) | 一种控制带角度防尘槽的加工方法 | |
CN217596814U (zh) | 一种用于磨床加工大sr的特殊修整器 | |
CN209648149U (zh) | 法兰轴中心孔锥角的修整加工装置 | |
CN112045500B (zh) | 一种精度孔的抛光加工方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080917 Termination date: 20131206 |