纳米精度光学非球面研磨、抛光技术

介绍了高精度光学非球面的研磨、抛光技术与计算机控制水平、机械设计能力等相关领域的发展。     

某光学自由曲面棱镜超精密加工技术研究

与传统的球面及非球面光学元件相比,自由曲面的应用可提高系统设计自由度及成像质量,减轻系统重量,但同时对光学元件的设计、制造及检测提出了挑战。本文分析了头盔显示器中关键光学元件自由曲面棱镜的设计特点,研究了其磨削、抛光及检测工艺,经检测被加工零件性能指标满足了光学系统的设计要求。     

光学零件的超精密加工技术

叙述了激光核聚变、大型非球面和共形光学零件的超精密加工技术 ;将超精密切削、磨削、计算机数控抛光和连续抛光技术结合起来 ,成功地应用于激光核聚变光学零件的超精密、批量制造 ;分析了研制大型非球面光学零件超精密加工装置应该解决的关键问题 ,并提出了解决方法     

磁流变抛光近零亚表面损伤工艺研究

实验表明磁流变抛光以其独特的剪切去除机理可用于光学元件亚表面损伤的去除,并且自身不产生新的划痕,同时还可提升光学元件的表面质量,可作为高效加工无损光学元件的一种工艺。     

基于电磁铁励磁的圆孔磁流变抛光头研究

根据圆孔光学元件的抛光特点，采用有限元仿真分析磁极头厚度、气隙宽度及铁芯宽度等因素对磁场强度的影响规律，设计优化了一种新型高效抛光头，获得磁场强度最大值为H=144520A/m且覆盖宽度l=1.37mm，并对K9光学玻璃进行了抛光试验。试验结果表明：采用电磁铁励磁的磁流变抛光头可以实现光学元件表面的高精度面型加工。     

大径厚比深拱形光学元件高抛变形抑制方法

球面光学零件高速抛光工艺具有生产效率高、面形精度稳定等优势,已经成为光学零件规模化生产必不可少的手段,但部分光学元件具有径厚比大、矢高深等特点,极易发生弯曲或扭转变形,在高转速、高压力条件下进行抛光,受到夹具作用和抛光盘运动等影响,面形精度难以稳定控制,严重制约了抛光效率的提升。针对上述问题,建立大径厚比深拱形光学元件高速抛光动力学模型,进行模态分析,提取影响面形精度的模态特征。在此基础上,采用拓扑优化算法,优化夹具设计,使得加工变形对面形精度的影响大幅度降低。     

大口径光学元件的精密磨抛与检测装备开发及应用

大口径光学元件超精密加工是一个复杂的系统性工程,涉及精密机床、数控、加工技术与工艺、精密检测和补偿控制等机电控各领域的专业知识,其发展与一个国家的高端制造技术及装备发展能力息息相关,也是一个国家综合国力的集中体现。主要介绍了厦门大学微纳米加工与检测联合实验室在大口径光学元件超精密加工技术及装备方面取得的研究进展,针对大口径光学元件磨削和抛光两个加工流程及其配套的精密检测技术,详细阐述了磨削装备及单元技术、可控气囊抛光机床及相关单元技术、精密检测装备及相关单元技术等的研究应用情况。这些技术研究从超精密加工的需求出发,借鉴国内外的研究经验和成果,通过对装备、工艺、检测等各方面整合,形成了具有自主知识产权的集磨削、抛光和检测装备及工艺技术的大口径光学元件超精密加工体系,这些技术与装备确保了大口径光学元件的高质量超精密加工。     

小型非球面光学元件测量技术研究

非球面光学元件应用越来越广泛,其测量技术非常关键.本文研究了小型非球面光学元件的各种面形测量方法,针对其测量原理进行了分类和对比,对其优缺点和适用范围进行了讨论,同时分析了各种测量方法实现的关键技术和面临的挑战.     

进动气囊抛光工艺参数研究

为了提高光学元件的面形精度,提高加工效率,针对平面光学零件,以抛光去除效率和表面粗糙度为考核指标,对影响进动气囊抛光的几个工艺参数进行了正交试验及分析,得出各工艺参数对抛光去除效率和表面粗糙度的影响规律。确定最佳工艺参数,并在此条件下进行了气囊抛光工艺试验,通过Matlab软件拟合出了气囊抛光去除函数,为开展驻留时间的计算和面形控制提供了依据。     

熔石英光学元件激光阈值提升仿真与工艺研究

为实现熔石英光学元件的高激光损伤阈值加工,研究了磁流变抛光+HF酸洗工艺提升阈值的过程。通过磁流变抛光+HF酸洗加工实验、测量表面缺陷形貌演变和有限时域差分算法(FDTD)仿真,认为该工艺改善破碎型缺陷,减弱光场调制作用,实现阈值的提升。     

非球面曲面光学零件超精密车削工艺研究

介绍了用金刚石单点车削(SPDT)的方法在"Nanosys--300非球面曲面超精密复合加工系统"数控机 床上加工非球面曲面类光学零件时对加工工艺的要求。     

Diamond Milling of Micro-Optics

A diamond mill (a tiny end mill) can cut aspheric lenses and mirrors with diameters smaller than 0.5 mm. The cutting tool has a two-dimensional shape and is spun about the axis of the surface to be cut. As the spinning tool is plunged into the substrate, it cuts a radially symmetric surface to sub-micron accuracies. Commercially available circular diamond tools can be modified to aspheric shapes using a focused ion beam. Fabrication examples will be presented and the optical performance of an array of micro-lenses will be described.     

多光谱CVD硫化锌材料的磨削去除机理

为了探究红外光学材料多光谱CVD硫化锌的磨削加工去除机理,对抛光后的多光谱CVD硫化锌材料进行显微压痕和金刚石单颗粒刻划实验研究,并采用金刚石砂轮对材料进行磨削加工。实验研究表明,多光谱CVD硫化锌材料在机械去除过程中出现了弹性和塑性变形现象,萌生的裂纹和破碎主要沿晶界、刻划方向、磨削纹理方向扩展,小的压力可抑制裂纹的萌生和扩展,采用尖头金刚石颗粒可获得破碎和裂纹更少的表面,采用垂直磨削法,磨削后形成了自中心至外缘呈周期性、散射状的磨削纹理。本研究可为多光谱CVD硫化锌红外透镜的精密、超精密加工提供技术依据。     

3D打印技术与传统加工技术对比的优缺点

随着计算机技术的飞速发展，3D打印（增材制造/快速成形）技术基于分层制造原理，采用材料逐层累加的方法，直接将数字化模型制造为实体零件，在多个领域具有广泛的应用前景。3D打印技术与传统加工各有千秋，3D打印与数控加工、铸锻造及模具制造等传统加工手段相结合，正在成为新产品快速成形与制造的方法之一。在民机制造领域，3D打印生产的零件，尤其是金属成形件，需要进一步的后处理（如热处理）才能投入生产使用。对于特定金属材料的3D打印成形零件，形状可以优化控制，并且结构静力性能可与铸锻件媲美。但是，由于无损检测能力的限制，3D打印零件内部孔隙度和微裂纹不可预测。对3D成形件的认识程度相比于传统加工还有较大差距，在民机应用中还有较长的路需要走。     

发展航空制造技术，迎接新世纪的挑战

结合当今国际国内航空制造业的现状 ,探讨了新世纪我国航空制造技术的发展趋势 ,并就洪都集团公司如何加速发展航空制造技术 ,从装配工艺、计算机技术、先进材料和新工艺 3个方面作了阐述     

大型非球曲面光学零件步长伸缩双圆弧插补技术研究

提出了一种适用于非球曲面光学零件数控加工的“步长伸缩双圆弧插补”的插补算法,采用转角平分法在非圆曲线两相邻节点之间构造两相切圆弧进行拟合。该算法可根据加工精度要求自动调节插补步长,能在满足加工精度的要求下获得最少的拟合圆弧段,从而提高了加工效率,且计算相对简单。     

回转复杂曲面零件在线精密测量技术

针对复杂曲面零件的面形测量难题,提出以超精密机床作为栽体,利用高精度触发式测头,采用接触式的轮廓测量方法,检测曲面零件的子午面曲线,再与理论曲线相比较得出被测零件的面形精度.测量试验分析表明:该测量方法的检测精度高,通用性强,在实际加工和检测应用中具有很高的实用价值和应用前景.     

激光选区熔化技术在航空航天领域的发展现状及典型应用

增材制造技术(AM)是一种基于离散-堆积原理,以计算机模型数据来加工组件的新型制造技术。激光选区熔化(SLM)作为增材制造领域的一项重要技术,以其一体化制造特点和在复杂结构零部件制造领域的显著优势,成为航空航天制造领域的重点发展技术和前沿方向。本文综述了SLM技术的材料体系和应用领域,主要对SLM技术的最新工艺研究和航空航天领域的典型应用进行细致分析。重点阐述SLM铁基合金、镍基合金、钛合金和铝合金等材料体系的研究进展及成果。SLM技术在各领域广泛应用的同时,也存在成形材料内部缺陷多、高性能材料的裂纹及变形、标准体系的欠缺和粉末材料兼容性低等诸多问题和不足之处,使其发展受到一定制约,需要在这些方面做更深入的工作。