在光學元件應用普遍的今天，各種的球面及非球面的光學元件 即光學透鏡、反射鏡、棱鏡等光學元件已經(jīng)越來越備受關注，各種的紅外材料也被應用廣泛。今天主要來看看國內(nèi)外非球面光學透鏡、光學反射鏡、棱鏡是如何加工的？有哪些具體的技術呢？
一：非球面光學零件的作用
非球面光學零件是一種非常重要的光學零件，常用的有拋物面鏡、雙曲面鏡、橢球面鏡等。非球面光學零件可以獲得球面光學零件無可相比的良好的成像質(zhì)量，在光學系統(tǒng)中能夠很好的矯正多種像差，改善成像質(zhì)量，提高系統(tǒng)鑒別能力，它能以一個或幾個非球面零件代替多個球面零件，從而簡化儀器結(jié)構，降低成本并有效的減輕儀器重量。
非球面光學零件在各種光電產(chǎn)品上的應用也很廣泛，如在攝影鏡頭和取景器、電視攝像管、變焦鏡頭、電影放影鏡頭、紅外看遠鏡、錄像機鏡頭、錄像和錄音光盤讀出頭、條形碼讀出頭、光纖通訊的光纖接頭、各種儀器等中。
二：國外非球面零件的超精密加工技術的現(xiàn)狀
80年代以來，出現(xiàn)了很多種新的非球面超精密加工技術，主要有：計算機數(shù)控單點金剛石車削技術、計算機數(shù)控磨削技術、計算機數(shù)控離子束成形技術、計算機數(shù)控超精密拋光技術和非球面復印技術等，這些加工方法，基本上解決了各種非球面鏡加工中所存在的問題。前四種方法運用了數(shù)控技術，均具有加工精度較高，快速，省時等特點，適于批量生產(chǎn)。
進行非球面零件加工時，要考慮所加工零件的材料、外形、精度和口徑等因素，對于銅、鋁等軟質(zhì)材料，可以用單點金剛石切削(SPDT)的方法進行超精加工，對于玻璃或塑料等，當前主要采用先超精密加工其模具，而后再用成形法生產(chǎn)非球面零件，對于其它一些高硬度的脆性材料，目前主要是通過超精密磨削和超精密研磨、拋光等方法進行加工的，另外．還有非球面零件的特種加工技術如離子束拋光等。
國外很多公司己將超精密車削、磨削、研磨以及拋光加工集成為一體，并且研制出超精密復合加工系統(tǒng)，如RankPneumo公司生產(chǎn)的Nanoform250、CUPE研制的Nanocentre、日本的AHN60―3D、ULP一100A(H)都具有復合加工功能，這樣可以便非球面零件的加工更加靈活。
三：我國非球面零件超精密加工技術的現(xiàn)狀
我國從80年代初才開始超精密加工技術的研究，比國外整整落后了20年。近年來，該項工作開展較好的單位有北京機床研究所、中國航空精密機械研究所、哈爾濱產(chǎn)業(yè)大學、中科院長春光機所應用光學重點實驗室等。
為更好的開展對此項超精密加工技術的研究，國防科工委于1995年在中國航空精密機械研究所首先建立了國內(nèi)從事超精密加工技術研究的重點實驗室。
四：非球面零件超精密切削加工技術
美國UnionCarbide公司于1972年研制成功了R―θ方式的非球面創(chuàng)成加工機床。這是一臺具有位置反饋的雙坐標數(shù)控車床，可實時改變刀座導軌的轉(zhuǎn)角θ和半徑R，實現(xiàn)非球面的鏡面加工。加工直徑達φ380mm，加工工件的外形精度為±0.63μm，表面粗糙度為Ra0.025μm。
摩爾公司于1980年首先開發(fā)出了用3個坐標控制的M―18AG非球面加工機床，這種機床可加工直徑356mm的各種非球面的金屬反射鏡。
英國RankPneumo公司于1980年向市場推出了利用激光反饋控制的兩軸聯(lián)動加工機床(MSG―325)，該機床可加工直徑為350mm的非球面金屬反射鏡，加工工件外形精度達0.25-0.5μm，表面粗糙度Ra在0.01-0.025μm之間。隨后又推出了ASG2500、ASG2500T等機床，該公司又在上述機床的基礎上，于1990年開發(fā)出Nanoform600，該機床能加工直徑為600mm的非球面反射鏡，加工工件的外形精度優(yōu)于0．1μm，表面粗糙度優(yōu)于0.01μm。 代表當今高水平的超精密金剛石車床是美國勞倫斯．利弗莫爾(LLNL)實驗室于1984年研制成功的LODTM，它可加工直徑達2100mm，重達4500kg的工件，其加工精度可達0.25μm，表面粗糙度Ra0.0076μm，該機床可加工平面、球面及非球面，主要用于加工激光核聚變工程所需的零件、紅外線裝置用的零件和大型天體反射鏡等。
英國Cranfield大學精密工程研究所(CUPE)研制的大型超精密金剛右鏡面切削機床，可以加工大型X射線天體看遠鏡用的非球面反射鏡(直徑可達1400mm，長度為600mm的圓錐鏡)。該研究所還研制成功了可以加工用于X射線看遠鏡內(nèi)側(cè)回轉(zhuǎn)拋物面和外側(cè)回轉(zhuǎn)雙曲面反射鏡的金剛石切削機床。
日本開發(fā)的超精密加工機床主要是用于加工民用產(chǎn)品所需的透鏡和反射鏡，目前日本制造的加工機床有：東芝機械研制的ULG―l00A(H)不二越公司的ASP―L15、豐田工機的AHN10、AHN30×25、AHN60―3D非球面加工機床等。
