1.引言

　　光電系統中幾乎都裝備有各種各樣的光電傳感 器件，而在這些光電傳感器件中，或多或少都采用了 各種樣式的光學零件。 

　　從 20 世紀80 年代開始，現代光學技術發展迅 速。光學系統不但要求成像質量好，而且要求體積小、 質量輕、結構簡單。這對光學加工行業是一個嚴峻的考驗。為了跟上時代發展的步伐，設計和制作出質地 優良的光學成像系統，光學零件加工行業于20世紀90年代開展了大規模技術革命和創新活動，研究開發 出許多新的光學零件加工方法，如非球面、自由曲面等元件的加工。10多年來，新的光學零件加工技術得 到進一步的推廣和普及。

　　2.單點金剛石車削技術 

　　單點金剛石車削技術是在超精密數控車床上采 用天然單晶金剛石刀具，在對機床和加工環境進行精 確控制的條件下，直接利用金剛石刀具單點車削加工 出符合光學質量要求的非球面光學零件，其加工設備 如圖1所示，工 藝流程如圖2所示。該技術主要用于加工中等尺寸、中等批量的紅外晶體和金屬材料的光 學零件，其特點是生產效率高、加工精度高、重復性 好、適合批量生產，加工成本比傳統的加工技術明顯 降低。采用該項金剛石車削技術加工出來的直徑 120mm 以下的光學零件, 面形精度達λ/5(λ為光波 長)，表面粗糙度的均方根值為0.02μm。

圖1.單點(dian)金剛(gang)石車床

圖(tu)2.單點金剛石(shi)車(che)床非球(qiu)面車(che)削工藝流程圖(tu)

　　目前，采用金剛石車削技術可以加工的材料有： 有色金屬、鍺、塑料、部分紅外光學晶體和激光晶體 （例如碲鎘汞、銻化鎘、硫化鋅、硒化鋅、氟化鈣、鈮酸 鋰、 KDP 晶體）、鍺基硫族化合物玻璃等。這些材料均可直接達到光學表面質量要求。 

　　計算機數控單點金剛石車削技術除了可以直接 加工球面、非球面光學零件外，還可以加工各種光學 零件的成型模具和光學零件基體。該技術與離子束拋 光技術相結合，可以加工高精度非球面光學零件；與 鍍硬碳膜工藝和環氧樹脂復制技術相結合，可生產較 為便宜的精密非球面反射鏡和透鏡。 

　　金剛石車削機床是金剛石車削工藝的關鍵。金剛 石車削機床屬于高精密機床，機床的主軸精度和導軌 運動精度比一般的機床要高出幾個數量級，主軸軸承 和導軌通常采用空氣軸承和油壓靜力支承結構，機床 運動部件的相對位置采用激光位移測量裝置測定。在 工件加工的整個過程中，采用激光干涉儀測量工件的 面形誤差。車床上裝有反饋裝置，可以補償運動誤差。 金剛石車床的主要生產廠家是美國的莫爾公司、英國 的泰勒赫普森公司等。莫爾公司生產銷售的主要產品 是Moore M-200， M-400 金剛石車床；泰勒赫普森公司生產出售的產品主要有Nanoform  300型、 350型、 Ultra 300型等金剛石車床。 

　　2.1.加工制造技術 

　　2.1.1.紅外光學非球面制造 

　　我國通過近年來金剛石車削技術的不斷研究與 發展，其中包括對多種紅外光學材料特性、工 藝 參 數 、 工 藝 過 程 的 研究，實現了鍺、硫化鋅、硒化鋅、氟化鋰、 氟化鋇、氟化鈣非球面批量生產，面形精度小于 0.2μm,粗糙度小于0.02μm，其中鍺、硫化鋅、硒化鋅 非球面加工技術形成了發明專利。

　　2.1.2.光學塑料壓型模具、模芯制造技術 

　　隨著數碼相機鏡頭、 DVD 讀頭等民用光電器件的 發展，需要應用大量的光學非球面鏡頭。通過采取光 學樹脂復制，才能滿足批量民用光電儀器的需求。為 了適應市場的發展，云南北方光電在1999 年應用金 剛石鏡面車床制造非球面金屬模具、模芯技術，在 許 多 廠家的PMMA 光學塑料壓型模具、模芯上得到了 大量應用。 

　　2.1.3.小離軸量非球面加工技術 

　　離軸非球面透鏡是一種光學軸和機械軸不重合 的光學透鏡，主要特點是整個零件對于幾何機械軸非 回轉對稱，對于加工和檢測都是技術難題，在加工制 造方面突破了非回轉對稱拋光，在 檢測方面突破了非 回轉對稱檢驗、離軸量和偏心角度的檢測技術，解決 了離軸非球面光學元件加工的技術難題。 

　　2.1.4.復曲面加工 

　　應用金剛石車床批量車削出的非球面銅、鋁反射鏡會大量運用在觀瞄、顯示、激光耦合等光電系統上， 復曲面加工原件如圖3所示。其金屬反射鏡面形精度 達到小于0.2μm，粗糙度小于0.03μm,彌散圓小于 0.5μm，同時還有較好的熱差消除性能。復曲面加工 的難點是正交的x軸和y軸上有不同的面形，用傳統 的方法難以解決。通過采用金剛石車床加工，檢測采 用精密分度回轉工作臺檢測不同方向上的面形精度。

圖3.復(fu)曲面加(jia)工元件

　　4 光(guang)學塑料成型技術

　　光(guang)學塑(su)(su)料成型(xing)技術(shu)是當前制造塑(su)(su)料非球(qiu)面(mian)(mian)光(guang)學零件(jian)(jian)的(de)先(xian)進技術(shu)，包括注射成型(xing)、鑄造成型(xing)和壓(ya)制成型(xing)等技術(shu)。光(guang)學塑(su)(su)料注射成型(xing)技術(shu)主要用來大量生(sheng)產直徑100mm以(yi)下的(de)非球(qiu)面(mian)(mian)光(guang)學零件(jian)(jian)，也可(ke)制造微型(xing)透鏡陣列。而鑄造和壓(ya)制成型(xing)主要用于制造直徑為100mm以(yi)上的(de)非球(qiu)面(mian)(mian)透鏡光(guang)學零件(jian)(jian)。

　　塑(su)(su)料(liao)(liao)非(fei)(fei)球面(mian)光(guang)(guang)(guang)學零(ling)件具有重量輕、成本低(di);光(guang)(guang)(guang)學零(ling)件和安裝(zhuang)部件可以注塑(su)(su)成為一個(ge)整(zheng)體(ti)，節省裝(zhuang)配工作(zuo)(zuo)量;耐沖擊性能好(hao)等優點。因此，在(zai)(zai)軍(jun)事、攝影、醫學、工業等領(ling)域(yu)有著非(fei)(fei)常(chang)好(hao)的應用前(qian)景。美國在(zai)(zai)AN/AVS-6型(xing)飛行員(yuan)微光(guang)(guang)(guang)夜(ye)視眼(yan)鏡中就采(cai)用了9塊非(fei)(fei)球面(mian)塑(su)(su)料(liao)(liao)透(tou)鏡。此外(wai)，在(zai)(zai)AN/PVS-7步兵(bing)微光(guang)(guang)(guang)夜(ye)視眼(yan)鏡、HOT夜(ye)視眼(yan)鏡、"銅斑蛇"激(ji)光(guang)(guang)(guang)制(zhi)(zhi)導(dao)炮彈導(dao)引頭(tou)和其他光(guang)(guang)(guang)電制(zhi)(zhi)導(dao)導(dao)引頭(tou)、激(ji)光(guang)(guang)(guang)測距機、軍(jun)用望遠(yuan)鏡以及各種(zhong)照相機的取(qu)景器(qi)中也都采(cai)用了非(fei)(fei)球面(mian)塑(su)(su)料(liao)(liao)透(tou)鏡。美國TBE公司在(zai)(zai)制(zhi)(zhi)造(zao)某(mou)種(zhong)末制(zhi)(zhi)導(dao)自動導(dao)引頭(tou)用非(fei)(fei)球面(mian)光(guang)(guang)(guang)學零(ling)件時，曾對(dui)幾種(zhong)光(guang)(guang)(guang)學塑(su)(su)料(liao)(liao)透(tou)鏡成型(xing)法作(zuo)(zuo)過經濟分析對(dui)比，認為采(cai)用注射成型(xing)法制(zhi)(zhi)造(zao)非(fei)(fei)球面(mian)光(guang)(guang)(guang)學塑(su)(su)料(liao)(liao)透(tou)鏡最為合(he)算。

　　4.1.注射成型法

　　注射成型是將加熱成流體的定量的光學塑料注入到不銹鋼模具中，在加熱加壓條件下成型，冷卻固化后打開模具，便可獲得所需要的光學塑料零件。光學塑料注射成型的關鍵環節是模具，由于光學塑料模壓成型的工作溫度較低，所以對模具的要求要比對玻璃模壓成型模具的要求低一些。非球面模具的超精密加工相當困難，通常的加工都是首先在數控機床上將模具的坯件磨削成(cheng)近似(si)非球(qiu)面(mian)(mian)(mian)，然后(hou)用(yong)范成(cheng)精(jing)(jing)磨法逐(zhu)步提(ti)高(gao)非球(qiu)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)面(mian)(mian)(mian)形精(jing)(jing)度(du)(du)(du)和(he)(he)表(biao)面(mian)(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)(du)(du)，最后(hou)用(yong)拋(pao)光(guang)法加(jia)(jia)(jia)工(gong)成(cheng)所要(yao)求的(de)(de)(de)面(mian)(mian)(mian)形精(jing)(jing)度(du)(du)(du)和(he)(he)表(biao)面(mian)(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)(du)(du)。可是，由于數控(kong)機(ji)(ji)床(chuang)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)工(gong)精(jing)(jing)度(du)(du)(du)比較低，在(zai)模(mo)(mo)具(ju)加(jia)(jia)(jia)工(gong)過(guo)程中(zhong)需要(yao)對模(mo)(mo)具(ju)進行反(fan)復檢測和(he)(he)修改(gai)，逐(zhu)步地(di)提(ti)高(gao)模(mo)(mo)具(ju)精(jing)(jing)度(du)(du)(du)，從而使模(mo)(mo)具(ju)的(de)(de)(de)成(cheng)本變得很高(gao)。因(yin)而現在(zai)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)具(ju)，是用(yong)剛性好、分辨率高(gao)的(de)(de)(de)計算機(ji)(ji)數控(kong)超精(jing)(jing)密非球(qiu)面(mian)(mian)(mian)加(jia)(jia)(jia)工(gong)機(ji)(ji)床(chuang)和(he)(he)非球(qiu)面(mian)(mian)(mian)均勻拋(pao)光(guang)機(ji)(ji)超精(jing)(jing)密加(jia)(jia)(jia)工(gong)而成(cheng)的(de)(de)(de)。首先用(yong)計算機(ji)(ji)數控(kong)超精(jing)(jing)密非球(qiu)面(mian)(mian)(mian)機(ji)(ji)床(chuang)將模(mo)(mo)坯加(jia)(jia)(jia)工(gong)出(chu)面(mian)(mian)(mian)形精(jing)(jing)度(du)(du)(du)達±0.1μμm的(de)(de)(de)非球(qiu)面(mian)(mian)(mian)，然后(hou)用(yong)拋(pao)光(guang)機(ji)(ji)在(zai)保持(chi)非球(qiu)面(mian)(mian)(mian)面(mian)(mian)(mian)形精(jing)(jing)度(du)(du)(du)不變的(de)(de)(de)條件(jian)下均勻地(di)輕拋(pao)光(guang)，大(da)約拋(pao)去0.01μm，使模(mo)(mo)具(ju)表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)粗(cu)糙度(du)(du)(du)得到(dao)提(ti)高(gao)。

　　注射成型(xing)的光學(xue)塑料零件的焦距精度可以控(kong)制到0.5～1%，面(mian)形精度高于(yu)λ/4，長度公差達0.0076mm，厚度公差達0.012mm。

　　介紹(shao)一種日(ri)本人發明的高精度(du)塑(su)料光學零件注射(she)成(cheng)型法--澆口(kou)密封成(cheng)型法。

　　澆口(kou)密封成型法，是一(yi)種向加熱(re)至樹(shu)脂(zhi)轉(zhuan)化(hua)溫度(Tg)以(yi)上的(de)金屬模中(zhong)注射熔融的(de)樹(shu)脂(zhi)(注射量應是：冷(leng)卻結束打(da)開模具(ju)時樹(shu)脂(zhi)的(de)壓(ya)(ya)力剛好是大氣的(de)壓(ya)(ya)力的(de)量)，迅(xun)速密封澆口(kou)，等溫度、壓(ya)(ya)力均勻后(hou)，在相對容(rong)積一(yi)定(ding)、溫度-壓(ya)(ya)力均勻條件(jian)下，徐徐冷(leng)卻至樹(shu)脂(zhi)的(de)熱(re)變(bian)形(xing)溫度以(yi)下后(hou)，打(da)開模具(ju)取(qu)出壓(ya)(ya)形(xing)品的(de)成型方法。

　　首先(xian)，以大約130MP2的(de)(de)高(gao)壓，將(jiang)高(gao)溫(wen)的(de)(de)熔融樹(shu)(shu)脂(zhi)注(zhu)射(she)到模(mo)具(ju)中(zhong)，在(zai)高(gao)溫(wen)(T1)下將(jiang)澆口密封。密封在(zai)模(mo)具(ju)中(zhong)的(de)(de)樹(shu)(shu)脂(zhi)，其壓力在(zai)均(jun)勻化(hua)的(de)(de)過(guo)程中(zhong)降至(zhi)30MPa左右(此時(shi)的(de)(de)溫(wen)度為：比樹(shu)(shu)脂(zhi)轉化(hua)溫(wen)度Tg高(gao)一些的(de)(de)某一溫(wen)度T2)。從(cong)注(zhu)射(she)開始(shi)經過(guo)一定時(shi)間(jian)后，就可由(you)壓型機的(de)(de)合(he)模(mo)裝(zhuang)置上將(jiang)模(mo)具(ju)單體取下。單體模(mo)具(ju)經過(guo)緩緩冷卻(que)后才可開模(mo)，取出壓型成品。

　　澆(jiao)口(kou)(kou)(kou)密(mi)封(feng)成型法的(de)(de)(de)關鍵(jian)問題在(zai)于，注(zhu)(zhu)射(she)到模(mo)具(ju)中(zhong)的(de)(de)(de)300℃左(zuo)右高溫的(de)(de)(de)熔融(rong)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)，如何以130MPa的(de)(de)(de)壓(ya)力將(jiang)澆(jiao)口(kou)(kou)(kou)密(mi)封(feng)死(si)。其(qi)做法是：在(zai)成型注(zhu)(zhu)射(she)之前，先將(jiang)一個小球放入金屬模(mo)具(ju)的(de)(de)(de)澆(jiao)口(kou)(kou)(kou)部，當向(xiang)模(mo)具(ju)中(zhong)注(zhu)(zhu)射(she)熔融(rong)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)時，小球受到樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)就會(hui)從澆(jiao)口(kou)(kou)(kou)處向(xiang)靠(kao)近模(mo)穴一側移動(dong)。這時，在(zai)澆(jiao)口(kou)(kou)(kou)部通往模(mo)穴的(de)(de)(de)地方就會(hui)出現(xian)間隙，熔融(rong)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)從此(ci)間隙能夠流入到模(mo)穴中(zhong)。而當注(zhu)(zhu)射(she)成型機停止(zhi)向(xiang)模(mo)具(ju)內(nei)高壓(ya)注(zhu)(zhu)射(she)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)時，由于壓(ya)差的(de)(de)(de)原因，瞬間發生(sheng)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)逆流現(xian)象，小球則被這種逆流的(de)(de)(de)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)又從靠(kao)近模(mo)穴的(de)(de)(de)一側推(tui)向(xiang)模(mo)具(ju)的(de)(de)(de)澆(jiao)口(kou)(kou)(kou)處。此(ci)時，小球依靠(kao)高壓(ya)的(de)(de)(de)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)所發生(sheng)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)力將(jiang)模(mo)具(ju)澆(jiao)口(kou)(kou)(kou)堵死(si)，完成澆(jiao)口(kou)(kou)(kou)密(mi)封(feng)工(gong)作(zuo)。

　　該澆(jiao)口密封成(cheng)(cheng)(cheng)型法由(you)于(yu)是(shi)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)注射后用小球進行(xing)(xing)澆(jiao)口密封的(de)，因而不需要保壓和壓縮機(ji)(ji)(ji)構及其工作。所(suo)以注射了(le)(le)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)后的(de)金屬模具很(hen)容易從成(cheng)(cheng)(cheng)型機(ji)(ji)(ji)上取下來，以金屬模具單體脫離成(cheng)(cheng)(cheng)型機(ji)(ji)(ji)身的(de)形式進行(xing)(xing)長時(shi)間的(de)冷(leng)卻。這(zhe)不但大大提高了(le)(le)成(cheng)(cheng)(cheng)型機(ji)(ji)(ji)的(de)工作效(xiao)率，同時(shi)也提高了(le)(le)單位時(shi)間的(de)生產效(xiao)率。這(zhe)種成(cheng)(cheng)(cheng)型法可將一部分(fen)功能(neng)分(fen)配到機(ji)(ji)(ji)外的(de)裝(zhuang)置中去完(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)，改(gai)變了(le)(le)過去那種功能(neng)只(zhi)能(neng)在成(cheng)(cheng)(cheng)型機(ji)(ji)(ji)裝(zhuang)置內進行(xing)(xing)的(de)做法。

　　澆口密(mi)封(feng)成型工(gong)(gong)序分4步工(gong)(gong)序進行(xing)。

　　(1)加熱工序。由(you)金屬模具的(de)(de)外部進行傳導(dao)加熱。從成型品的(de)(de)取出(chu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)加熱到Tg(樹脂的(de)(de)轉化溫(wen)(wen)(wen)度(du)-即模具加溫(wen)(wen)(wen)需要(yao)達到的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du))以上的(de)(de)一定溫(wen)(wen)(wen)度(du)為止，用很短的(de)(de)時(shi)間進行升溫(wen)(wen)(wen)，使熱度(du)做到均勻(yun)化。

　　(2)成型(xing)工序。向(xiang)模(mo)(mo)(mo)具內(nei)注(zhu)射熔融的樹(shu)脂(zhi)，使(shi)小球將模(mo)(mo)(mo)具澆口密封(feng)后，為(wei)使(shi)溫度(du)、壓力做(zuo)到均勻化，對金屬模(mo)(mo)(mo)進行(xing)保溫。

　　(3)緩冷(leng)工序。利用自行保持合模力的(de)(de)機構，一邊維(wei)持合模狀態，一邊從壓(ya)型(xing)機上取下壓(ya)型(xing)模。取下的(de)(de)單體壓(ya)型(xing)模具，采用自然空氣冷(leng)卻(que)或是(shi)強制空氣冷(leng)卻(que)的(de)(de)方(fang)式，以每分鐘(zhong)1～2℃的(de)(de)速度逐漸降(jiang)溫。

　　(4)取(qu)出(chu)(chu)工序。從壓(ya)型(xing)模(mo)中取(qu)出(chu)(chu)成(cheng)形品(pin)(pin)。由于(yu)壓(ya)型(xing)模(mo)具已從壓(ya)型(xing)機上(shang)取(qu)下，這時只要(yao)取(qu)下自行保持(chi)合模(mo)力(li)的(de)機構，就(jiu)(jiu)能(neng)打(da)(da)開型(xing)模(mo)取(qu)出(chu)(chu)成(cheng)形品(pin)(pin)。在成(cheng)形品(pin)(pin)取(qu)出(chu)(chu)過程中，由于(yu)樹(shu)脂的(de)壓(ya)力(li)相(xiang)當于(yu)大氣的(de)壓(ya)力(li)，所以不需(xu)要(yao)推(tui)出(chu)(chu)裝置，只要(yao)打(da)(da)開突出(chu)(chu)分(fen)型(xing)面(mian)的(de)部(bu)分(fen)，成(cheng)形品(pin)(pin)就(jiu)(jiu)能(neng)離(li)模(mo)。

　　澆(jiao)口密封成(cheng)型法的(de)(de)關鍵要素，是(shi)金屬模具的(de)(de)溫度條(tiao)(tiao)件和(he)注(zhu)(zhu)射(she)充(chong)填(tian)條(tiao)(tiao)件(緩慢(man)冷卻結束(shu)時(shi)樹(shu)脂(zhi)壓(ya)(ya)力(li)為大氣壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)條(tiao)(tiao)件)。因此，既使(shi)是(shi)模壓(ya)(ya)成(cheng)型形狀(zhuang)和(he)體積不同的(de)(de)成(cheng)型品，也不用改變注(zhu)(zhu)射(she)時(shi)和(he)冷卻結束(shu)時(shi)的(de)(de)金屬模具的(de)(de)溫度，只要有充(chong)裕的(de)(de)時(shi)間使(shi)溫度-壓(ya)(ya)力(li)達到均勻化，并保持緩慢(man)冷卻的(de)(de)速度，根據模穴的(de)(de)容積注(zhu)(zhu)射(she)充(chong)填(tian)樹(shu)脂(zhi)，就能進行高精度地復(fu)制(zhi)。

　　4.2.壓(ya)制成(cheng)型法

　　所謂(wei)壓(ya)制成型(xing)法就是將光學塑料(liao)毛坯放入金屬模具中模壓(ya)成光學塑料(liao)零(ling)件的一(yi)種方法。下面介紹其中一(yi)種壓(ya)制成型(xing)方法--再熔融成型(xing)法。

　　再熔(rong)成(cheng)(cheng)型(xing)法，是將近似(si)于(yu)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)品形(xing)(xing)狀(zhuang)的(de)毛坯，插入(ru)具有復(fu)制面形(xing)(xing)、又使樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)不能流出的(de)金屬模(mo)具中(zhong)，在模(mo)穴(xue)容積一定條件(jian)下，將模(mo)穴(xue)中(zhong)的(de)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)加熱至樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)轉化溫(wen)(wen)度Tg以(yi)上(shang)，利(li)用因樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)的(de)膨脹和(he)軟化-熔(rong)融所(suo)發生的(de)均(jun)勻的(de)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)壓(ya)力，使樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)緊(jin)密附著到(dao)模(mo)子(zi)的(de)復(fu)制面上(shang)，等溫(wen)(wen)度-壓(ya)力均(jun)勻后(hou)，在相對容積一定、溫(wen)(wen)度-壓(ya)力均(jun)勻條件(jian)下，徐徐冷(leng)卻至樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)的(de)熱變形(xing)(xing)溫(wen)(wen)度以(yi)下，然后(hou)打開型(xing)模(mo)取出壓(ya)型(xing)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)品的(de)一種光學塑(su)料零件(jian)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)方法。

　　再(zai)熔(rong)成型法，通過利用不(bu)同的(de)(de)工(gong)序(xu)確保壓形(xing)品(pin)(pin)的(de)(de)形(xing)狀創成和(he)(he)面形(xing)精度(du)，緩和(he)(he)了成形(xing)品(pin)(pin)內的(de)(de)殘留應(ying)力和(he)(he)密(mi)度(du)分布，實現了成形(xing)品(pin)(pin)的(de)(de)精度(du)優良制作。再(zai)熔(rong)成型法工(gong)藝由下述(shu)2道工(gong)序(xu)組成。

　　(1)毛坯成形(xing)工序。使用普通的注射成形(xing)法，制作近似(si)于最后成形(xing)品(pin)形(xing)狀(zhuang)的毛坯成形(xing)品(pin)。

　　毛坯(pi)成形工(gong)序，由于采用的(de)(de)是通常的(de)(de)注射成形法(fa)，在將熔(rong)融(rong)的(de)(de)樹脂(zhi)向低于樹脂(zhi)熱變形溫度的(de)(de)模具中(zhong)注射充填過程中(zhong)，表層部(bu)就會驟冷固化，毛坯(pi)會有收縮。若(ruo)出現面(mian)形不能復制的(de)(de)話，則是殘留應力比較大的(de)(de)緣故(gu)。

　　(2)面形(xing)復(fu)制工序。將毛坯插入具有復(fu)制面形(xing)、而(er)又使(shi)樹脂(zhi)不(bu)能流出外部的不(bu)同模具中，加熱-冷(leng)卻(que)，進行面形(xing)復(fu)制。

　　面(mian)形復制工(gong)序是(shi)將低精度的(de)(de)毛(mao)坯高(gao)精度化(hua)的(de)(de)一(yi)個(ge)工(gong)序。具有面(mian)形的(de)(de)模具，通過加(jia)熱至樹(shu)脂的(de)(de)Tg(樹(shu)脂轉(zhuan)化(hua)溫度)以上，殘留應力可以得到緩和(he)。進而，由于加(jia)熱時樹(shu)脂的(de)(de)軟(ruan)化(hua)-熱膨脹能使模穴內(nei)發生均(jun)勻的(de)(de)樹(shu)脂壓力，所以，能夠實現高(gao)精度的(de)(de)面(mian)形復制。

　　為了(le)防止發生(sheng)溫度(du)分布和壓(ya)(ya)(ya)力(li)分布，冷(leng)卻需(xu)(xu)要緩慢進行(xing)，而且必需(xu)(xu)冷(leng)卻至樹脂(zhi)熱變形(xing)溫度(du)以下。這樣，開模取壓(ya)(ya)(ya)形(xing)品(pin)時(shi)，成形(xing)品(pin)才(cai)不(bu)會變形(xing)。另外，由于(yu)(yu)開模時(shi)的樹脂(zhi)壓(ya)(ya)(ya)力(li)必需(xu)(xu)大致相當于(yu)(yu)大氣壓(ya)(ya)(ya)力(li)，因此，模穴容積一定(ding)條件(jian)下的毛坯(pi)的重量誤差也是應該引(yin)起重視的一個要點。

　　通過實施各(ge)自具有(you)特征(zheng)的毛坯工(gong)(gong)序和面形復制(zhi)(zhi)工(gong)(gong)序，可以構成(cheng)能(neng)生產(chan)性能(neng)優良的塑料光學零件(jian)的制(zhi)(zhi)造系統。

　　再熔成形法的(de)面形復制(zhi)工序的(de)設(she)備(bei)，除了能夠(gou)開、合(he)型模(mo)的(de)沖(chong)壓機外，還有(you)(you)不需要有(you)(you)澆口(kou)和噴(pen)嘴(zui)之類的(de)部分金屬模(mo)具，制(zhi)作(zuo)起(qi)來(lai)很便(bian)宜。因此，設(she)備(bei)增設(she)起(qi)來(lai)很容易。可(ke)以根據生產量的(de)情況，適宜地進行設(she)備(bei)投資，建(jian)立起(qi)一個相對(dui)應的(de)柔性生產系統。

　　再(zai)熔(rong)成(cheng)形(xing)法的(de)(de)特征是：由(you)于(yu)再(zai)熔(rong)成(cheng)形(xing)法的(de)(de)毛(mao)坯成(cheng)形(xing)工(gong)程采(cai)用(yong)(yong)了普通的(de)(de)注(zhu)射(she)成(cheng)形(xing)工(gong)藝，所以(yi)(yi)具(ju)(ju)有成(cheng)形(xing)周(zhou)期短(duan)、適合批量生(sheng)產之(zhi)優點。但(dan)是，面形(xing)復(fu)制(zhi)工(gong)程必需實施(shi)加熱、冷卻工(gong)程，因(yin)此又(you)存在著(zhu)與澆口密(mi)封成(cheng)型(xing)法一樣周(zhou)期長的(de)(de)缺(que)陷。然而(er)(er)，因(yin)為不(bu)需要(yao)像(xiang)通常(chang)注(zhu)射(she)成(cheng)形(xing)工(gong)藝那樣的(de)(de)注(zhu)射(she)、充填工(gong)序，所以(yi)(yi)也就不(bu)用(yong)(yong)考慮樹脂流路的(de)(de)問題。又(you)因(yin)成(cheng)形(xing)時產生(sheng)的(de)(de)壓力小(xiao)于(yu)30MPa(通常(chang)的(de)(de)注(zhu)射(she)成(cheng)形(xing)為100MPa左右)，故并不(bu)要(yao)求模(mo)(mo)具(ju)(ju)有很高的(de)(de)剛性。模(mo)(mo)具(ju)(ju)因(yin)為體積小(xiao)而(er)(er)可(ke)(ke)使用(yong)(yong)多(duo)個，因(yin)此，可(ke)(ke)以(yi)(yi)采(cai)用(yong)(yong)多(duo)個模(mo)(mo)具(ju)(ju)彌(mi)補生(sheng)產效(xiao)率(lv)低(di)的(de)(de)不(bu)足(zu)。由(you)于(yu)加熱、冷卻容(rong)易(yi)控制(zhi)，成(cheng)形(xing)周(zhou)期縮短(duan)，所以(yi)(yi)生(sheng)產效(xiao)率(lv)可(ke)(ke)以(yi)(yi)提高。

　　另外，由于(yu)毛坯(pi)成(cheng)型工序(xu)(xu)和面形復(fu)制(zhi)工序(xu)(xu)能(neng)夠獨立操作，面形復(fu)制(zhi)工序(xu)(xu)的(de)沖(chong)壓(ya)(ya)機可以(yi)對每(mei)一個壓(ya)(ya)形品的(de)成(cheng)形條件進行設計，所以(yi)可以(yi)進行不同(tong)(tong)樹脂(zhi)、不同(tong)(tong)形狀的(de)成(cheng)形品的(de)混(hun)合(he)生產。

　　利用該成型(xing)法制作的非球(qiu)面反(fan)射鏡經過形狀測量，結果是：在(zai)±100mm范圍(wei)內，反(fan)射面的彎曲(起伏)度在(zai)4μm以下，成形品的精度很高。

　　5.計算(suan)機數控研磨和(he)拋光技術

　　技算(suan)(suan)機(ji)數控(kong)研磨(mo)(mo)和(he)拋光(guang)技術(shu)是一種由計算(suan)(suan)機(ji)控(kong)制的(de)(de)(de)精(jing)密機(ji)床將工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)(mian)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)成所需要的(de)(de)(de)面(mian)(mian)形(xing)，然后用(yong)柔性拋光(guang)模拋光(guang)，使工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)在(zai)不改變精(jing)磨(mo)(mo)面(mian)(mian)形(xing)精(jing)度(du)的(de)(de)(de)條件(jian)(jian)(jian)下(xia)達(da)到鏡面(mian)(mian)光(guang)潔度(du)的(de)(de)(de)光(guang)學(xue)零件(jian)(jian)(jian)制造(zao)技術(shu)。該技術(shu)主(zhu)要用(yong)來(lai)加(jia)工(gong)(gong)(gong)中、大尺寸(cun)的(de)(de)(de)非(fei)球面(mian)(mian)光(guang)學(xue)零件(jian)(jian)(jian)。加(jia)工(gong)(gong)(gong)零件(jian)(jian)(jian)時，磨(mo)(mo)削(xue)(xue)工(gong)(gong)(gong)具受計算(suan)(suan)機(ji)控(kong)制，在(zai)工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)(mian)進行磨(mo)(mo)削(xue)(xue)去除加(jia)工(gong)(gong)(gong)。磨(mo)(mo)削(xue)(xue)工(gong)(gong)(gong)具根據工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)不同加(jia)工(gong)(gong)(gong)余量，在(zai)工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)(mian)停留不同的(de)(de)(de)時間來(lai)實現非(fei)球面(mian)(mian)加(jia)工(gong)(gong)(gong)。工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)加(jia)工(gong)(gong)(gong)精(jing)度(du)主(zhu)要取決于測量精(jing)度(du)和(he)所采用(yong)的(de)(de)(de)誤差校正(zheng)方(fang)法。

　　非球面光(guang)學零件(jian)的(de)精密研磨(mo)拋(pao)光(guang)比較普遍采用的(de)一種技術是(shi)：小型磨(mo)床修正研磨(mo)拋(pao)光(guang)法。

　　小型磨(mo)(mo)床研(yan)磨(mo)(mo)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)法分(fen)為縱向掃(sao)(sao)描和光(guang)(guang)(guang)柵掃(sao)(sao)描兩種方式(shi)。縱向掃(sao)(sao)描方式(shi)是：被加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)工(gong)件(jian)(jian)以(yi)一定的(de)(de)(de)速度旋轉(zhuan)，拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)器則(ze)沿著(zhu)貫穿(chuan)工(gong)件(jian)(jian)軸(zhou)心的(de)(de)(de)斷面進行搖動。縱向掃(sao)(sao)描方式(shi)對工(gong)件(jian)(jian)軸(zhou)心附(fu)近(jin)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀(zhuang)控制(zhi)和非(fei)旋轉(zhuan)對稱部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀(zhuang)誤差的(de)(de)(de)修正研(yan)磨(mo)(mo)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)比(bi)較(jiao)困難，但是研(yan)磨(mo)(mo)時間可望縮短(duan)，設備比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)。光(guang)(guang)(guang)柵掃(sao)(sao)描方式(shi)則(ze)是：被加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)工(gong)件(jian)(jian)不旋轉(zhuan)，拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)器在工(gong)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)表面移動研(yan)磨(mo)(mo)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)。這種方式(shi)不僅容易進行非(fei)旋轉(zhuan)對稱部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)修正研(yan)磨(mo)(mo)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)，而(er)且還可以(yi)進行離(li)軸(zhou)光(guang)(guang)(guang)學(xue)零件(jian)(jian)的(de)(de)(de)研(yan)磨(mo)(mo)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)加(jia)工(gong)。但是，此(ci)種方式(shi)的(de)(de)(de)設備組成較(jiao)為復(fu)雜，成本比(bi)較(jiao)高。

　　為了提高加(jia)工(gong)精(jing)度(du)(du)，小(xiao)型(xing)磨(mo)床加(jia)工(gong)系統必需具(ju)備很高的精(jing)度(du)(du)和反(fan)復再現性(xing)、研磨(mo)去除(chu)量不隨時間變化而變化、高精(jing)度(du)(du)的模(mo)擬計(ji)算、和與實際研磨(mo)的一致(zhi)性(xing)等條件。小(xiao)型(xing)磨(mo)床研磨(mo)拋光加(jia)工(gong)的工(gong)藝流(liu)程大致(zhi)如下：首先由三維測試(shi)機、激光干涉儀(yi)測出加(jia)工(gong)面(mian)(mian)的形(xing)狀精(jing)度(du)(du)，求(qiu)出面(mian)(mian)形(xing)誤差。工(gong)作(zuo)站(zhan)根據面(mian)(mian)形(xing)誤差計(ji)算出需要(yao)(yao)研磨(mo)拋光的軌跡(ji)(ji)，并(bing)將該(gai)研磨(mo)拋光軌跡(ji)(ji)轉換成數(shu)控(kong)編碼傳送給磨(mo)床進行加(jia)工(gong)。加(jia)工(gong)完了后進行面(mian)(mian)形(xing)精(jing)度(du)(du)測試(shi)。面(mian)(mian)形(xing)精(jing)度(du)(du)若是沒有(you)達(da)到(dao)(dao)要(yao)(yao)求(qiu)，再反(fan)復地(di)進行計(ji)算、加(jia)工(gong)。通過這樣反(fan)復地(di)進行面(mian)(mian)形(xing)測試(shi)、計(ji)算、修正研磨(mo)拋光，即(ji)可(ke)達(da)到(dao)(dao)提高面(mian)(mian)形(xing)精(jing)度(du)(du)的目的。

　　小型磨床最早是由美國研究開發的，其磨頭直徑不超過工件的1/3，由計算機計算去除量，加工精度比較高。可以高精度地加工直徑1500～1800mm的大口徑非球面。目前，美國亞里桑那大學的光學中心，已基本上用計算機數控研磨拋光加工技術取代了傳統的手工研磨拋光加工非球面光學零件。另外美國羅徹斯特大學光學制造中(zhong)心也(ye)已獲得(de)了300多萬美元的國防基(ji)金(jin)和(he)幾家大公(gong)司的資助，實現(xian)了非(fei)球(qiu)面(mian)透鏡生產的自動化。

　　80年代末，日本研制出了的超精密數控范成法研磨機，使用該研磨機加工出的光學零件，其面形精度達到了0.08μm，表面粗糙度的均方根值為0.2nm。若用瀝青拋光模進行加工，表面粗糙度的均方根值能達到0.035nm。最近，日本采用門型機械加工中心，使用4000#～8000#鑄鐵絲結合金剛石砂輪，利用ELID(在線電(dian)解修正法)磨削法，磨削BK-7光學玻璃，所(suo)獲得的非球面的面形(xing)精(jing)度(du)為(wei)1μm，表(biao)面粗糙(cao)度(du)為(wei)43nmRmax。

　　德國的(de)計(ji)算機(ji)(ji)數控研磨(mo)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)技術很快(kuai)。Loh公司生產的(de)CNCSPM50和120研磨(mo)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)機(ji)(ji)，不僅可(ke)(ke)以粗、精磨(mo)球(qiu)面(mian)光(guang)(guang)學(xue)零件(jian)，而且(qie)還可(ke)(ke)以粗、精磨(mo)非球(qiu)面(mian)光(guang)(guang)學(xue)零件(jian)。施耐德(SCHEIDER)光(guang)(guang)學(xue)機(ji)(ji)械公司90年代末制(zhi)造的(de)ALG100型計(ji)算機(ji)(ji)數控非球(qiu)面(mian)磨(mo)床和ALP100型計(ji)算機(ji)(ji)數控非球(qiu)面(mian)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)機(ji)(ji)，可(ke)(ke)以高效率地進行非球(qiu)面(mian)光(guang)(guang)學(xue)零件(jian)的(de)生產。

　　ALG100型計(ji)算機數控(kong)非(fei)球面(mian)磨(mo)床，可(ke)在對話(hua)框中(zhong)直接(jie)輸入非(fei)球面(mian)加工(gong)(gong)(gong)參(can)數，自動(dong)計(ji)算非(fei)球面(mian)磨(mo)削加工(gong)(gong)(gong)量(liang)(liang);采用(yong)(yong)先進(jin)(jin)的(de)(de)(de)導向(xiang)裝置與旋(xuan)轉(zhuan)加工(gong)(gong)(gong)技(ji)術，各軸(zhou)與旋(xuan)轉(zhuan)軸(zhou)的(de)(de)(de)傳(chuan)動(dong)使用(yong)(yong)了高(gao)(gao)性(xing)能數字AC伺服傳(chuan)動(dong)裝置;采用(yong)(yong)干涉測量(liang)(liang)系統加強加工(gong)(gong)(gong)過程中(zhong)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)件的(de)(de)(de)測量(liang)(liang)，能對工(gong)(gong)(gong)件的(de)(de)(de)非(fei)球面(mian)加工(gong)(gong)(gong)進(jin)(jin)行(xing)(xing)優化(hua)調(diao)整;非(fei)球面(mian)加工(gong)(gong)(gong)中(zhong)心能夠(gou)直接(jie)進(jin)(jin)行(xing)(xing)非(fei)球面(mian)或棱形的(de)(de)(de)組(zu)合加工(gong)(gong)(gong)，具有(you)綜(zong)合預加工(gong)(gong)(gong)的(de)(de)(de)2、3維混合加工(gong)(gong)(gong)技(ji)術功能;旋(xuan)轉(zhuan)軸(zhou)采用(yong)(yong)高(gao)(gao)頻(pin)空氣(qi)軸(zhou)承，可(ke)利用(yong)(yong)環形工(gong)(gong)(gong)具進(jin)(jin)行(xing)(xing)高(gao)(gao)速的(de)(de)(de)球面(mian)預加工(gong)(gong)(gong)，能夠(gou)獲得最佳透(tou)鏡(jing)半(ban)徑(jing)等特(te)性(xing)。

　　ALG100非(fei)球面(mian)磨床(chuang)的(de)主要技術規格(ge)如下(xia)：加(jia)工(gong)工(gong)件尺寸：最(zui)大直徑(jing)為(wei)150mm，半徑(jing)為(wei)10mm的(de)平面(mian);軸數(shu)3軸(X，Z，B)X、Z;軸的(de)推進(進刀)速(su)度(du)為(wei)0.01～5000mm/min;X、Z軸的(de)位置(zhi)往返(fan)精度(du)為(wei)±0.001mm;B軸的(de)推進(進刀)速(su)度(du)為(wei)0.01～4300°/min;B軸位置(zhi)往返(fan)精度(du)為(wei)±4";連(lian)接機(ji)構旋轉(zhuan)軸(H×D)25×42mm;主軸轉(zhuan)速(su)度(du)為(wei)5000～15000轉(zhuan)/min;工(gong)件軸轉(zhuan)速(su)為(wei)25～1500轉(zhuan)/min;磨床(chuang)外形(xing)尺寸1150×1900×1220mm;質量為(wei)1000kg。

　　ALP100型計算機數控非球面拋光機，可以在對話框中直接輸入非球面加工參數;自動計算非球面拋光加工量;使用特殊加工的非球面磨具拋光(guang);拋光(guang)參數可(ke)進行(xing)計算機數控、調節與觀察;可(ke)以優(you)化(hua)計算機數控的拋光(guang)軌(gui)(gui)跡(ji)，制作出高表面(mian)質量的復雜的非球面(mian)幾何(he)形狀(zhuang);采用(yong)了(le)先進的導(dao)向與轉(zhuan)軸(zhou)技術，可(ke)高速地進行(xing)連續的軌(gui)(gui)跡(ji)拋光(guang);各軸(zhou)和(he)旋轉(zhuan)軸(zhou)都采用(yong)了(le)高性能(neng)的數字式AC伺服傳(chuan)動(dong)裝(zhuang)置(zhi);可(ke)基于圖(tu)形模式進行(xing)優(you)化(hua)拋光(guang)的調整等特性。

　　該拋光機(ji)的主(zhu)要技術規格(ge)如下：可加工(gong)工(gong)件的尺寸：最大直徑(jing)為(wei)(wei)150mm，半徑(jing)為(wei)(wei)10mm的平面(mian);軸(zhou)數3軸(zhou)(X，Z，B);X、Z軸(zhou)的推(tui)進(jin)(進(jin)刀(dao))速(su)度為(wei)(wei)0.01～5000mm/min;X、Z軸(zhou)位置(zhi)往(wang)返(fan)精度為(wei)(wei)±0.001mm;B軸(zhou)的推(tui)進(jin)(進(jin)刀(dao))速(su)度)0.01～430°/min;B軸(zhou)的位置(zhi)往(wang)返(fan)精度為(wei)(wei)±4";連接機(ji)構(gou)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)25×42mm;主(zhu)軸(zhou)轉(zhuan)(zhuan)速(su)度為(wei)(wei)50～2500轉(zhuan)(zhuan)/min;工(gong)件軸(zhou)轉(zhuan)(zhuan)速(su)為(wei)(wei)25～1500轉(zhuan)(zhuan)/min;拋光機(ji)外形尺寸1150×1900×1220mm;車床質量1000kg。

　　6.光學零件(jian)加工的柔(rou)性自動化技術

　　近10多年來(lai)，計算(suan)機(ji)(ji)數(shu)(shu)控技術(shu)發(fa)展很快(kuai)，已迅(xun)速被大多數(shu)(shu)工業加(jia)工行(xing)(xing)(xing)業所采(cai)用。目前，計算(suan)機(ji)(ji)數(shu)(shu)控的(de)(de)(de)加(jia)工方法，特別是(shi)計算(suan)機(ji)(ji)數(shu)(shu)控加(jia)工中(zhong)心已經(jing)被認為(wei)是(shi)增大加(jia)工的(de)(de)(de)靈活性、提高工件加(jia)工的(de)(de)(de)速度和質(zhi)量的(de)(de)(de)最基本的(de)(de)(de)方法。在(zai)(zai)過去(qu)的(de)(de)(de)年代里(li)計算(suan)機(ji)(ji)數(shu)(shu)控技術(shu)在(zai)(zai)光(guang)學加(jia)工行(xing)(xing)(xing)業中(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)用比較少，這幾年已經(jing)引起了行(xing)(xing)(xing)業專家們的(de)(de)(de)重(zhong)視(shi)。

　　自1990年起，為滿足軍(jun)用光(guang)學系統(tong)目前和未來的(de)(de)(de)需(xu)求(qiu)，美(mei)國"陸軍(jun)制造(zao)技(ji)(ji)術計劃"支(zhi)持(chi)發展新的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術。美(mei)陸軍(jun)材料(liao)司令部投資(zi)700萬美(mei)元在羅徹斯特大學建立(li)起一個(ge)面積達1670m2的(de)(de)(de)光(guang)學制造(zao)中(zhong)心。該中(zhong)心得到了美(mei)國精(jing)密光(guang)學制造(zao)協會和美(mei)國國防部的(de)(de)(de)支(zhi)持(chi)，其成員目前已(yi)有(you)100來個(ge)。

　　建(jian)立(li)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)制造(zao)(zao)中心的(de)(de)目(mu)的(de)(de)，是(shi)想通(tong)(tong)過(guo)引進以定型(xing)加工(gong)(gong)(gong)為基(ji)礎(chu)的(de)(de)計算(suan)機數控加工(gong)(gong)(gong)機床，使勞動(dong)力(li)密(mi)集型(xing)的(de)(de)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)加工(gong)(gong)(gong)技術(shu)迅(xun)速實現(xian)柔性自(zi)動(dong)化(hua)，從而改善(shan)美國在光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)零(ling)件(jian)制造(zao)(zao)方面的(de)(de)能力(li)，使美國工(gong)(gong)(gong)業的(de)(de)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)基(ji)礎(chu)恢(hui)復元氣。光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)制造(zao)(zao)中心，通(tong)(tong)過(guo)和(he)其成員(yuan)之間的(de)(de)緊密(mi)聯系，加快了(le)新技術(shu)的(de)(de)開發(fa)步伐，不久便(bian)開發(fa)出(chu)了(le)稱之為光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)自(zi)動(dong)化(hua)和(he)管理(Opticam)的(de)(de)新光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)加工(gong)(gong)(gong)技術(shu)。這種(zhong)Opticam技術(shu)，以定型(xing)加工(gong)(gong)(gong)為基(ji)礎(chu)，通(tong)(tong)過(guo)計算(suan)機數控機床和(he)柔性工(gong)(gong)(gong)具，實現(xian)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)零(ling)件(jian)加工(gong)(gong)(gong)的(de)(de)柔性自(zi)動(dong)化(hua)。

　　1992年光學制造中心研制出了第1臺型號為Opticam SM的加工系統，實現了光學零件在計算機數控機床上加工的夢想。該機床的工具軸為具有空氣軸承的高速旋轉軸，其線速達50m/s。工具為金屬結合劑的金剛石環形磨輪，其粒度分別為20～10μm、12～6μm、4～2μm。在零件加工過程中，計算機控制進給，機械手更換夾具。該加工機床加工的光學零件其表面粗糙度(RMS)可達20nm以下，次表面的破壞層深度小于2μm。5分鐘內面形精度可達1λ(PV值)。1993年該中心又推出了第2代設計產品Opticam SX加工系統。這是一種非常靈活的運動精度為亞微米級的5軸計算機數控精密加工中心。使用的工具為由燒結金剛石磨料制(zhi)成的(de)環形磨(mo)(mo)輪。磨(mo)(mo)輪的(de)轉(zhuan)速為10000轉(zhuan)/min，工(gong)(gong)件(jian)(jian)軸的(de)轉(zhuan)速為200轉(zhuan)/min。機床的(de)定(ding)位(wei)精度(du)(du)為1μm，轉(zhuan)角(jiao)精度(du)(du)為1"。該系(xi)統(tong)能(neng)完成所有球面零件(jian)(jian)的(de)粗磨(mo)(mo)、精磨(mo)(mo)、超精磨(mo)(mo)、定(ding)中心、磨(mo)(mo)邊(bian)、倒角(jiao)等加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序(xu)。能(neng)加工(gong)(gong)直(zhi)徑為10～150mm的(de)凹凸半球零件(jian)(jian)。加工(gong)(gong)出的(de)光學(xue)(xue)零件(jian)(jian)的(de)面形精度(du)(du)好于λ/3(P-V值(zhi))，表(biao)面粗糙度(du)(du)的(de)均(jun)方(fang)根值(zhi)為3～10nm。目(mu)(mu)前這種Opticam機床已被12家光學(xue)(xue)零件(jian)(jian)制(zhi)造廠使(shi)用(yong)，已生產出了可供標(biao)槍導彈、F-16飛機、目(mu)(mu)標(biao)捕獲指示瞄準具/駕駛(shi)員夜視傳感(gan)器和(he)導彈尋(xun)的(de)改進(jin)計(ji)劃等用(yong)的(de)光學(xue)(xue)元(yuan)件(jian)(jian)。

　　Opticam技術的(de)(de)(de)(de)(de)開發應用(yong)，極大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)了(le)光(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)適應性和生產(chan)(chan)(chan)率，收益巨(ju)大(da)。首先是(shi)，使光(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)零(ling)件(jian)加(jia)工(gong)擺脫了(le)對熟練技術工(gong)人的(de)(de)(de)(de)(de)依賴(lai)，工(gong)人不再需要(yao)(yao)進(jin)行長時(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)培(pei)訓。只(zhi)要(yao)(yao)利(li)用(yong)給與(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)件(jian)加(jia)工(gong)參數(shu)，任何計(ji)算機(ji)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)(chuang)操作員(yuan)均能(neng)生產(chan)(chan)(chan)出符(fu)合要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)零(ling)件(jian)，而且可以(yi)100%的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)產(chan)(chan)(chan)量(liang)。因此，它完全能(neng)夠應付因戰爭(zheng)動員(yuan)所造(zao)成的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)量(liang)驟增。其次(ci)是(shi)，不再為每種透鏡配備(bei)專用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)具(ju)與(yu)夾(jia)具(ju)，從而使光(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)零(ling)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)工(gong)費(fei)用(yong)得(de)以(yi)降低(di)。羅徹斯特大(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)光(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)制(zhi)造(zao)中心，曾利(li)用(yong)初步得(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據將這種新技術與(yu)傳統的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)方法作了(le)比較，按保(bao)守估計(ji)得(de)出的(de)(de)(de)(de)(de)結論是(shi)，用(yong)新技術比用(yong)傳統的(de)(de)(de)(de)(de)技術要(yao)(yao)平均節省20%的(de)(de)(de)(de)(de)費(fei)用(yong)。其三是(shi)，由于Opticam技術提供的(de)(de)(de)(de)(de)柔性加(jia)工(gong)能(neng)力(li)使在(zai)同一臺機(ji)床(chuang)(chuang)上(shang)可以(yi)生產(chan)(chan)(chan)不同的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)零(ling)件(jian)，且很快就能(neng)拿(na)出樣(yang)品，所以(yi)可使光(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)元件(jian)加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)總周期縮(suo)短30～60%。

　　為了進(jin)(jin)一(yi)步完善(shan)Opticam技(ji)術(shu)在光(guang)(guang)(guang)學(xue)加(jia)(jia)工(gong)(gong)領域(yu)的(de)(de)(de)應用(yong)，在"陸(lu)軍制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)技(ji)術(shu)計(ji)劃"的(de)(de)(de)支(zhi)持下(xia)，羅(luo)徹(che)斯特(te)大學(xue)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)學(xue)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)中(zhong)(zhong)(zhong)心正潛心作(zuo)如下(xia)方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)：①針對(dui)Opticam SX加(jia)(jia)工(gong)(gong)系統加(jia)(jia)工(gong)(gong)出的(de)(de)(de)玻(bo)璃(li)透鏡仍需通過一(yi)次拋光(guang)(guang)(guang)工(gong)(gong)序(xu)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)，才能去除次表面的(de)(de)(de)損傷(shang)和(he)(he)(he)使表面粗糙度的(de)(de)(de)均方(fang)(fang)根值(zhi)小(xiao)于2μm，正在研(yan)(yan)究原蘇聯人Belarus發明的(de)(de)(de)磁(ci)流(liu)(liu)體(ti)(ti)精加(jia)(jia)工(gong)(gong)技(ji)術(shu)。現已研(yan)(yan)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)出利(li)用(yong)磁(ci)流(liu)(liu)體(ti)(ti)拋光(guang)(guang)(guang)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)Opticam磁(ci)流(liu)(liu)體(ti)(ti)拋光(guang)(guang)(guang)樣機(ji)和(he)(he)(he)定(ding)型(xing)方(fang)(fang)法，下(xia)一(yi)步工(gong)(gong)作(zuo)是研(yan)(yan)究確定(ding)磁(ci)流(liu)(liu)體(ti)(ti)拋光(guang)(guang)(guang)過程的(de)(de)(de)特(te)性和(he)(he)(he)將(jiang)(jiang)其工(gong)(gong)作(zuo)最(zui)佳(jia)化(hua);②研(yan)(yan)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)價(jia)格便宜的(de)(de)(de)、加(jia)(jia)工(gong)(gong)直(zhi)徑為2～50mm的(de)(de)(de)透鏡用(yong)的(de)(de)(de)Opticam micro SX機(ji)床，將(jiang)(jiang)Opticam技(ji)術(shu)擴展(zhan)到微(wei)型(xing)透鏡加(jia)(jia)工(gong)(gong)領域(yu)。③進(jin)(jin)行金剛石磨(mo)(mo)料刀具最(zui)佳(jia)化(hua)和(he)(he)(he)改進(jin)(jin)冷卻劑的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究。打算(suan)利(li)用(yong)日本人發明的(de)(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)中(zhong)(zhong)(zhong)電(dian)解(jie)整修(xiu)技(ji)術(shu)，通過計(ji)算(suan)機(ji)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)電(dian)解(jie)去除研(yan)(yan)磨(mo)(mo)工(gong)(gong)具的(de)(de)(de)粘結(jie)(jie)材(cai)料，在研(yan)(yan)磨(mo)(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)不斷地進(jin)(jin)行金剛石研(yan)(yan)磨(mo)(mo)工(gong)(gong)具的(de)(de)(de)整修(xiu)。④1996年(nian)，美國(guo)國(guo)防(fang)高(gao)級研(yan)(yan)究計(ji)劃局(ju)啟動新的(de)(de)(de)600萬美元的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)再投資計(ji)劃，預將(jiang)(jiang)Opticam技(ji)術(shu)擴展(zhan)到玻(bo)璃(li)和(he)(he)(he)易碎材(cai)料的(de)(de)(de)非(fei)球面透鏡的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)領域(yu)。光(guang)(guang)(guang)學(xue)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)中(zhong)(zhong)(zhong)心正在進(jin)(jin)行這項工(gong)(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究，打算(suan)通過將(jiang)(jiang)定(ding)型(xing)微(wei)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)技(ji)術(shu)與(yu)磁(ci)流(liu)(liu)體(ti)(ti)拋光(guang)(guang)(guang)技(ji)術(shu)相結(jie)(jie)合的(de)(de)(de)做(zuo)法來實現這一(yi)計(ji)劃。按計(ji)劃1999年(nian)實現制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)設備商品(pin)化(hua)。

　　另外，羅(luo)徹斯特大學(xue)光學(xue)制作中心(xin)還開始了(le)有關制造非軸對稱(cheng)和共(gong)形光學(xue)元件方法(fa)的(de)研究，預將Opticam技術延伸到(dao)非徑向(xiang)對稱(cheng)元件的(de)成形加工(gong)領域。