數(shù)控非球面加工技術(shù)

1、Company LOGO數(shù)控非球面加工技術(shù)數(shù)控非球面加工技術(shù) 吳肖杰吳肖杰S15020252COMPANYLOGOCompany Logo目錄目錄非球面光學(xué)零件的簡(jiǎn)介1非球面光學(xué)零件的加工方法2計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型技術(shù)3直徑76.2 mm非球面數(shù)控加工工藝4數(shù)控非球面加工的影響因素5COMPANYLOGOPart1. 非球面光學(xué)零件的簡(jiǎn)介非球面光學(xué)零件的簡(jiǎn)介 非球面光學(xué)元件，是指面形由多項(xiàng)高次方程決定、非球面光學(xué)元件，是指面形由多項(xiàng)高次方程決定、面形上各點(diǎn)的半徑均不相同的光學(xué)元件。面形上各點(diǎn)的半徑均不相同的光學(xué)元件。 Company LogoCOMPANYLOGO1.1非球面的分類：非球面的

2、分類：v 二次曲面二次曲面v 單軸對(duì)稱非球面單軸對(duì)稱非球面 （拋物面、雙曲面、橢圓面）（拋物面、雙曲面、橢圓面）v按對(duì)稱軸的數(shù)量按對(duì)稱軸的數(shù)量 回轉(zhuǎn)高次曲面回轉(zhuǎn)高次曲面v 二軸對(duì)稱非球面：柱面、復(fù)曲面二軸對(duì)稱非球面：柱面、復(fù)曲面v 大型非球面：大型非球面：直徑超過(guò)直徑超過(guò)0.5m以上以上v 按外形尺寸按外形尺寸 中型非球面：中型非球面：一般光學(xué)儀器中的非球面光學(xué)零件一般光學(xué)儀器中的非球面光學(xué)零件v 微型非球面：微型非球面：鏡頭口徑鏡頭口徑2-9mm,甚至甚至0.1-0.8mmv 高精度非球面：高精度非球面：天文儀器中的主鏡、用于攝譜儀中的物鏡天文儀器中的主鏡、用于攝譜儀中的物鏡v 按制造精度按

3、制造精度 中等精度非球面：中等精度非球面：各種光學(xué)儀器中的物鏡、目鏡、反射鏡各種光學(xué)儀器中的物鏡、目鏡、反射鏡v 低精度非球面：低精度非球面：Company LogoCOMPANYLOGO1.2非球面的優(yōu)點(diǎn)非球面的優(yōu)點(diǎn)v1.具有優(yōu)良的光學(xué)性能：無(wú)球差具有優(yōu)良的光學(xué)性能：無(wú)球差v2.改善了成像質(zhì)量改善了成像質(zhì)量v3.簡(jiǎn)化了光學(xué)系統(tǒng)：簡(jiǎn)化了光學(xué)系統(tǒng)：在光學(xué)系統(tǒng)中用一個(gè)非球面代替多個(gè)球面來(lái)校正像差。v4.減輕了儀器的質(zhì)量減輕了儀器的質(zhì)量Company LogoCOMPANYLOGO1.3非球面光學(xué)零件的應(yīng)用非球面光學(xué)零件的應(yīng)用 非球面光學(xué)零件已廣泛應(yīng)用于航空機(jī)載設(shè)備、非球面光學(xué)零件已廣泛應(yīng)用于航空機(jī)

4、載設(shè)備、衛(wèi)星、激光制導(dǎo)、紅外探測(cè)等領(lǐng)域，同時(shí)在民用衛(wèi)星、激光制導(dǎo)、紅外探測(cè)等領(lǐng)域，同時(shí)在民用光電產(chǎn)品上的應(yīng)用也越來(lái)越普及。光學(xué)系統(tǒng)中采光電產(chǎn)品上的應(yīng)用也越來(lái)越普及。光學(xué)系統(tǒng)中采用非球面元件，可以提高系統(tǒng)的性能，減少光學(xué)用非球面元件，可以提高系統(tǒng)的性能，減少光學(xué)元件的數(shù)量，從而減輕儀器的質(zhì)量，減小體積，元件的數(shù)量，從而減輕儀器的質(zhì)量，減小體積，緊湊結(jié)構(gòu)。因此，非球面常常應(yīng)用于大視場(chǎng)、大緊湊結(jié)構(gòu)。因此，非球面常常應(yīng)用于大視場(chǎng)、大孔徑，像差要求高，結(jié)構(gòu)要求小，或有特殊要求孔徑，像差要求高，結(jié)構(gòu)要求小，或有特殊要求的光學(xué)系統(tǒng)中，非球面光學(xué)零件因其優(yōu)良的光學(xué)的光學(xué)系統(tǒng)中，非球面光學(xué)零件因其優(yōu)良的光學(xué)性能

5、而日益成為一類非常重要的光學(xué)零件。性能而日益成為一類非常重要的光學(xué)零件。Company LogoCOMPANYLOGOv正是由于光學(xué)非球面元件的廣泛使用，使得光學(xué)正是由于光學(xué)非球面元件的廣泛使用，使得光學(xué)非球面的加工技術(shù)得到了快速發(fā)展。近年來(lái)隨著非球面的加工技術(shù)得到了快速發(fā)展。近年來(lái)隨著超精密微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展、高精密數(shù)控機(jī)床的超精密微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展、高精密數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，使非球面光學(xué)零件的加工技術(shù)有了長(zhǎng)足的出現(xiàn)，使非球面光學(xué)零件的加工技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。進(jìn)展。v它提高了加工精度和加工質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品研制它提高了加工精度和加工質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品研制周期，實(shí)現(xiàn)了加工及檢測(cè)的自動(dòng)化、數(shù)字化，突周期

6、，實(shí)現(xiàn)了加工及檢測(cè)的自動(dòng)化、數(shù)字化，突破了傳統(tǒng)的手工或半手工操作，從而提高了加工破了傳統(tǒng)的手工或半手工操作，從而提高了加工效率和制造精度。效率和制造精度。Company LogoCOMPANYLOGO1.4非球面光學(xué)零件制造過(guò)程非球面光學(xué)零件制造過(guò)程v非球面制造通常分為非球面制造通常分為非球面成形非球面成形和和光學(xué)面實(shí)現(xiàn)光學(xué)面實(shí)現(xiàn)兩兩個(gè)工藝方面。個(gè)工藝方面。v1）非球面成形：就是通過(guò)研磨等方法使零件表）非球面成形：就是通過(guò)研磨等方法使零件表面面形達(dá)到非球面要求，但是表面粗糙度還很大，面面形達(dá)到非球面要求，但是表面粗糙度還很大，還不是光學(xué)面，不能夠透射或反射光。還不是光學(xué)面，不能夠透射或反射光。

7、v2）光學(xué)非球面實(shí)現(xiàn)：主要有拋光、模壓和切削）光學(xué)非球面實(shí)現(xiàn)：主要有拋光、模壓和切削等方法，是在保持非球面面形的前提下，減小表等方法，是在保持非球面面形的前提下，減小表面粗糙度，使之成為光學(xué)面。面粗糙度，使之成為光學(xué)面。v還有一些非球面制造的非球面成型和光學(xué)面實(shí)現(xiàn)還有一些非球面制造的非球面成型和光學(xué)面實(shí)現(xiàn)是同時(shí)完成，如單點(diǎn)金剛石車削、光學(xué)塑料模壓、是同時(shí)完成，如單點(diǎn)金剛石車削、光學(xué)塑料模壓、玻璃模壓等。玻璃模壓等。Company LogoCOMPANYLOGOCompany LogoPart2.非球面光學(xué)零件的加工方法非球面光學(xué)零件的加工方法:1）表面材料去除法）表面材料去除法 ：去除工件上多

8、余的材料，最終得：去除工件上多余的材料，最終得到所需非球面的形狀、尺寸和表面粗糙度要求。到所需非球面的形狀、尺寸和表面粗糙度要求。2）改變材料形狀法改變材料形狀法: 是通過(guò)加熱的方法將光學(xué)材料的形是通過(guò)加熱的方法將光學(xué)材料的形狀改變從而實(shí)現(xiàn)非球面制造。光學(xué)塑料模壓技術(shù)狀改變從而實(shí)現(xiàn)非球面制造。光學(xué)塑料模壓技術(shù)3) 材料表面沉積法材料表面沉積法：是通過(guò)在一種光學(xué)材料表面沉積其：是通過(guò)在一種光學(xué)材料表面沉積其他光學(xué)材料制造非球面的方法。表面鍍膜法、表面復(fù)制法他光學(xué)材料制造非球面的方法。表面鍍膜法、表面復(fù)制法4) 改變材料性質(zhì)法改變材料性質(zhì)法 加工應(yīng)根據(jù)零件的材料、形狀、精度和口徑等因素加工應(yīng)根據(jù)零

9、件的材料、形狀、精度和口徑等因素的不同，采用不同的加工方法。的不同，采用不同的加工方法。非球面光學(xué)零件的加工方法COMPANYLOGO表面材料去除法表面材料去除法 傳統(tǒng)的研磨方法：主要有研磨拋光法、仿形研磨與拋傳統(tǒng)的研磨方法：主要有研磨拋光法、仿形研磨與拋光、應(yīng)力變形研磨與拋光、柔性拋光等。其中柔性拋光、應(yīng)力變形研磨與拋光、柔性拋光等。其中柔性拋光有軟材料或氣囊來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性拋光方法，還有磁流變光有軟材料或氣囊來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性拋光方法，還有磁流變拋光技術(shù)。拋光技術(shù)。v計(jì)算機(jī)控制光學(xué)加工技術(shù)具有先進(jìn)水平，它包括單點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制光學(xué)加工技術(shù)具有先進(jìn)水平，它包括單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控銑削拋光技術(shù)、計(jì)算機(jī)

10、金剛石切削技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控銑削拋光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控銑磨拋光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控應(yīng)力變形研磨與拋光數(shù)控銑磨拋光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控應(yīng)力變形研磨與拋光技術(shù)技術(shù)。v高能束流方法：通過(guò)高能束流去除表面材料實(shí)現(xiàn)非球高能束流方法：通過(guò)高能束流去除表面材料實(shí)現(xiàn)非球面制造，如離子束拋光、離子束刻蝕，高壓液體射流。面制造，如離子束拋光、離子束刻蝕，高壓液體射流。v化學(xué)腐蝕也可以實(shí)現(xiàn)表面材料的去除，但是，該類方化學(xué)腐蝕也可以實(shí)現(xiàn)表面材料的去除，但是，該類方法的研究不是很多。法的研究不是很多。Company LogoCOMPANYLOGOv數(shù)控研磨拋光法：數(shù)控研磨拋光法：這種方法主要靠精密數(shù)控研磨這種方法主要靠精密數(shù)控研磨

11、和拋光加工各種非球面零件。這種機(jī)床上可進(jìn)行和拋光加工各種非球面零件。這種機(jī)床上可進(jìn)行各種玻璃零件加工。各種玻璃零件加工。v優(yōu)缺點(diǎn)：精度高，但設(shè)備昂貴，最終拋光還需要優(yōu)缺點(diǎn)：精度高，但設(shè)備昂貴，最終拋光還需要手修。手修。v在非球面中最常見(jiàn)的是一個(gè)對(duì)稱軸的回轉(zhuǎn)非球面，在非球面中最常見(jiàn)的是一個(gè)對(duì)稱軸的回轉(zhuǎn)非球面，回轉(zhuǎn)非球面通常采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工?；剞D(zhuǎn)非球面通常采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。Company LogoCOMPANYLOGO超精密精密超精密精密圖圖-1 超精密加工非球面車床超精密加工非球面車床1-工件主軸工件主軸 ；2-旋轉(zhuǎn)臺(tái)；旋轉(zhuǎn)臺(tái)； 3-旋轉(zhuǎn)滑板旋轉(zhuǎn)滑板 ； 4-X軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 5-

12、防震機(jī)構(gòu)；防震機(jī)構(gòu)； 6-激光頭激光頭 ；7-z軸滑板軸滑板 ；8-z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)Company LogoCOMPANYLOGOPart3.計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型技術(shù)計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型技術(shù)v非球面數(shù)控加工主要運(yùn)用的是非球面數(shù)控加工主要運(yùn)用的是計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表 面成面成 型型（computer controlled optical surface，CCOS）技術(shù)技術(shù)。v3.1 CCOS技術(shù)基本原理技術(shù)基本原理： 它根據(jù)定量的面形檢測(cè)數(shù)據(jù)，建立加工過(guò)程的它根據(jù)定量的面形檢測(cè)數(shù)據(jù)，建立加工過(guò)程的控制模型，用計(jì)算機(jī)控制一個(gè)小磨頭對(duì)非球面零控制模型，用計(jì)算機(jī)控制一個(gè)小磨頭對(duì)非

13、球面零件進(jìn)行研磨拋光，通過(guò)控制磨頭在工件表面的駐件進(jìn)行研磨拋光，通過(guò)控制磨頭在工件表面的駐留時(shí)間及相對(duì)壓力來(lái)控制材料的去除量。留時(shí)間及相對(duì)壓力來(lái)控制材料的去除量。 Company LogoCOMPANYLOGOCC 圖圖2 CCOS加工非球面基本原理示意圖加工非球面基本原理示意圖 1非球面元件非球面元件 2小磨頭小磨頭Company LogoCOMPANYLOGO3.2 CCOS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)v計(jì)算機(jī)控制小工具拋光技術(shù)的實(shí)質(zhì)和目的是把高計(jì)算機(jī)控制小工具拋光技術(shù)的實(shí)質(zhì)和目的是把高級(jí)光學(xué)加工者的加工技巧級(jí)光學(xué)加工者的加工技巧數(shù)字化、定量化數(shù)字化、定量化，由計(jì)，由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，從而控

14、制拋光模對(duì)工件算機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，從而控制拋光模對(duì)工件表面進(jìn)行加工。表面進(jìn)行加工。v與傳統(tǒng)加工方法比較，計(jì)算機(jī)控制小工具拋光技與傳統(tǒng)加工方法比較，計(jì)算機(jī)控制小工具拋光技術(shù)對(duì)工件面形的判斷更加準(zhǔn)確，拋光過(guò)程控制更術(shù)對(duì)工件面形的判斷更加準(zhǔn)確，拋光過(guò)程控制更加可靠，使大口徑非球面光學(xué)元件的加工效率和加可靠，使大口徑非球面光學(xué)元件的加工效率和加工精度得到大幅度提高。加工精度得到大幅度提高。Company LogoCOMPANYLOGO3.3 CCOS技術(shù)的基礎(chǔ)理論方程：技術(shù)的基礎(chǔ)理論方程：v目前，描述光學(xué)表面拋光過(guò)程比較成功的數(shù)學(xué)模目前，描述光學(xué)表面拋光過(guò)程比較成功的數(shù)學(xué)模型是型是Preston（普

15、雷斯頓）方程如下：（普雷斯頓）方程如下： Company LogoCOMPANYLOGOCompany LogoCOMPANYLOGOv經(jīng)過(guò)普雷斯頓假設(shè)，光學(xué)拋光過(guò)程順利的簡(jiǎn)化了。經(jīng)過(guò)普雷斯頓假設(shè)，光學(xué)拋光過(guò)程順利的簡(jiǎn)化了。計(jì)算機(jī)控制小工具拋光技術(shù)也是以此為基礎(chǔ)，上計(jì)算機(jī)控制小工具拋光技術(shù)也是以此為基礎(chǔ)，上式正是計(jì)算機(jī)控制拋光技術(shù)的基礎(chǔ)方程。式正是計(jì)算機(jī)控制拋光技術(shù)的基礎(chǔ)方程。v只要我們對(duì)拋光過(guò)程的描述正確，并已知被拋光只要我們對(duì)拋光過(guò)程的描述正確，并已知被拋光位置的壓力、相對(duì)拋光速度以及拋光時(shí)間，就可位置的壓力、相對(duì)拋光速度以及拋光時(shí)間，就可以計(jì)算出在這個(gè)位置的材料去除量。以計(jì)算出在這個(gè)位置

16、的材料去除量。Company LogoCOMPANYLOGOCompany LogoCOMPANYLOGOCompany Logo3.4 CCOS技術(shù)的加工流程技術(shù)的加工流程v1.由高精度光學(xué)面形測(cè)量?jī)x器測(cè)量光學(xué)元件的面由高精度光學(xué)面形測(cè)量?jī)x器測(cè)量光學(xué)元件的面形誤差，取得當(dāng)前光學(xué)表面的面形數(shù)據(jù)。形誤差，取得當(dāng)前光學(xué)表面的面形數(shù)據(jù)。v2.將面形數(shù)據(jù)與預(yù)期的面形比較，得到本加工周將面形數(shù)據(jù)與預(yù)期的面形比較，得到本加工周期所需要達(dá)到的材料去除分布函數(shù)。期所需要達(dá)到的材料去除分布函數(shù)。v3.選擇拋光參數(shù)，根據(jù)預(yù)期的材料去除量計(jì)算駐選擇拋光參數(shù)，根據(jù)預(yù)期的材料去除量計(jì)算駐留時(shí)間函數(shù)和最優(yōu)化加工路徑，并通

17、過(guò)計(jì)算機(jī)模留時(shí)間函數(shù)和最優(yōu)化加工路徑，并通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬最終拋光結(jié)果，如果模擬結(jié)果不符合要求，則擬最終拋光結(jié)果，如果模擬結(jié)果不符合要求，則需要重新選擇拋光參數(shù)，再一次送到機(jī)床數(shù)控系需要重新選擇拋光參數(shù)，再一次送到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。統(tǒng)。COMPANYLOGOv4.重復(fù)第（重復(fù)第（3）步，直到模擬的拋光結(jié)果符合要）步，直到模擬的拋光結(jié)果符合要求時(shí)，將拋光模運(yùn)動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)化成機(jī)床控制文件，求時(shí)，將拋光模運(yùn)動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)化成機(jī)床控制文件，并傳送到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。并傳送到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。v5.機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)讀入并執(zhí)行控制文件，驅(qū)動(dòng)機(jī)床機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)讀入并執(zhí)行控制文件，驅(qū)動(dòng)機(jī)床各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照一定參數(shù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)本周期內(nèi)拋各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

18、按照一定參數(shù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)本周期內(nèi)拋光模對(duì)工件表面的加工。光模對(duì)工件表面的加工。v6.這一個(gè)加工周期完成后，再次用面形檢測(cè)儀器這一個(gè)加工周期完成后，再次用面形檢測(cè)儀器實(shí)時(shí)檢測(cè)工件面形，為下一個(gè)加工周期提供面形實(shí)時(shí)檢測(cè)工件面形，為下一個(gè)加工周期提供面形數(shù)據(jù)，如此周而復(fù)始，直到得到符合要求的光學(xué)數(shù)據(jù)，如此周而復(fù)始，直到得到符合要求的光學(xué)表面。表面。Company LogoCOMPANYLOGOCompany Logo計(jì)算機(jī)控制拋光技術(shù)加工流程圖COMPANYLOGOPart4.直徑直徑76.2 mm非球面數(shù)控加工工藝非球面數(shù)控加工工藝v將利用將利用 OPTECH 非球面數(shù)控機(jī)床加工直徑為非球面數(shù)控機(jī)床

19、加工直徑為76.2 mm，R 為 125.2 mm，K=0.475，d=8 0.1，A=5.35741e-8，B=-2.846 56e-11，C=4.16788e-14，D=-2.547 51e-17，材料，材料為為K9的非球面透鏡。的非球面透鏡。Company LogoCOMPANYLOGOv非球面加工工藝流程如圖所示非球面加工工藝流程如圖所示Company Logo 圖3 工藝流程圖COMPANYLOGO4.1預(yù)拋光工藝預(yù)拋光工藝v零件經(jīng)銑磨成型后，表面留有金剛石砂輪銑磨痕跡，零件經(jīng)銑磨成型后，表面留有金剛石砂輪銑磨痕跡，要通過(guò)拋光過(guò)程將痕跡去除。采用面積較小的拋光要通過(guò)拋光過(guò)程將痕跡去除

20、。采用面積較小的拋光盤，能夠跟蹤工件面形的變化趨勢(shì)，更好地修正局盤，能夠跟蹤工件面形的變化趨勢(shì)，更好地修正局部誤差，在短時(shí)間內(nèi)就能使工件的面形精度達(dá)到要部誤差，在短時(shí)間內(nèi)就能使工件的面形精度達(dá)到要求，但是由于它產(chǎn)生比較明顯的表面波紋度，從而求，但是由于它產(chǎn)生比較明顯的表面波紋度，從而導(dǎo)致表面中高頻誤差，元件產(chǎn)生高級(jí)像差。為了避導(dǎo)致表面中高頻誤差，元件產(chǎn)生高級(jí)像差。為了避免這種中高頻誤差，首先對(duì)零件進(jìn)行彈性拋光盤預(yù)免這種中高頻誤差，首先對(duì)零件進(jìn)行彈性拋光盤預(yù)拋光。拋光。v預(yù)拋光過(guò)程中，工件軸、工具軸轉(zhuǎn)速分別為預(yù)拋光過(guò)程中，工件軸、工具軸轉(zhuǎn)速分別為150 rpm 和和450rpm ，擺角，擺角 2

21、1.7時(shí)，拋光時(shí)，拋光 15 min，工件表面的銑磨痕跡全部被去除掉。拋光液，工件表面的銑磨痕跡全部被去除掉。拋光液溫度調(diào)整到溫度調(diào)整到 27 時(shí)，材料去除量最大，整個(gè)表面時(shí)，材料去除量最大，整個(gè)表面能夠被快速拋亮。能夠被快速拋亮。Company LogoCOMPANYLOGOv非球面加工工藝流程如圖所示非球面加工工藝流程如圖所示Company Logo 圖3 工藝流程圖COMPANYLOGO4.2非球面數(shù)控反饋銑磨拋光工藝非球面數(shù)控反饋銑磨拋光工藝 為解決彈性拋光盤嚴(yán)重破壞面形精度的問(wèn)題，為解決彈性拋光盤嚴(yán)重破壞面形精度的問(wèn)題，現(xiàn)將檢測(cè)曲線反饋到銑磨機(jī)中，第二次銑磨非球現(xiàn)將檢測(cè)曲線反饋到銑磨

22、機(jī)中，第二次銑磨非球面，在此過(guò)程中引入補(bǔ)償量，補(bǔ)償?shù)粲蓲伖庖鸬拿妫诖诉^(guò)程中引入補(bǔ)償量，補(bǔ)償?shù)粲蓲伖庖鸬拿嫘握`差。即在銑磨過(guò)程中刻意使其具有與之前面形誤差。即在銑磨過(guò)程中刻意使其具有與之前測(cè)得的誤差相反的面形誤差，在拋光去除量大的地測(cè)得的誤差相反的面形誤差，在拋光去除量大的地方磨削量減小，而拋光去除量小的地方則增大。方磨削量減小，而拋光去除量小的地方則增大。Company LogoCOMPANYLOGOv非球面加工工藝流程如圖所示非球面加工工藝流程如圖所示Company Logo 圖3 工藝流程圖COMPANYLOGO4.3非球面數(shù)控小磨頭修拋工藝非球面數(shù)控小磨頭修拋工藝v小拋頭修拋過(guò)程中

23、，表面去除量參數(shù)之間的關(guān)系小拋頭修拋過(guò)程中，表面去除量參數(shù)之間的關(guān)系可以由可以由 Preston 模型給出，在磨頭與工件間相模型給出，在磨頭與工件間相互作用的小區(qū)域內(nèi)，磨頭對(duì)工件表面材料的去除互作用的小區(qū)域內(nèi)，磨頭對(duì)工件表面材料的去除量與壓力、相對(duì)速度以及駐留時(shí)間成正比。根據(jù)量與壓力、相對(duì)速度以及駐留時(shí)間成正比。根據(jù)輪廓儀測(cè)得的預(yù)拋光檢測(cè)曲線，調(diào)整工件軸轉(zhuǎn)速輪廓儀測(cè)得的預(yù)拋光檢測(cè)曲線，調(diào)整工件軸轉(zhuǎn)速和工具軸轉(zhuǎn)速分別為和工具軸轉(zhuǎn)速分別為 500 rpm 和和 2 500 rpm，其他條件不變，進(jìn)行幾次修正拋光其他條件不變，進(jìn)行幾次修正拋光,多次重復(fù)修磨多次重復(fù)修磨元件，表面面形精度逐步收斂。元件

24、，表面面形精度逐步收斂。Company LogoCOMPANYLOGOPart5 數(shù)控非球面加工的影響因素?cái)?shù)控非球面加工的影響因素5.1粗磨的影響因素粗磨的影響因素金剛石磨具的粒度金剛石磨具的粒度 、濃度，磨輪的硬度，、濃度，磨輪的硬度， 銑磨深度銑磨深度5.2精磨的影響因素精磨的影響因素金剛石顆粒金剛石顆粒 、結(jié)合劑、結(jié)合劑 、玻璃、玻璃5.3 拋光的影響因素拋光的影響因素（1）拋光介質(zhì)水對(duì)玻璃的侵蝕作用）拋光介質(zhì)水對(duì)玻璃的侵蝕作用（2）光學(xué)玻璃化學(xué)穩(wěn)定性與拋光速度的關(guān)系）光學(xué)玻璃化學(xué)穩(wěn)定性與拋光速度的關(guān)系（3）拋光液）拋光液PH值的影響值的影響（4）添加劑對(duì)拋光過(guò)程的影響）添加劑對(duì)拋光過(guò)程

25、的影響（5）拋光模的作用）拋光模的作用 Company LogoCOMPANYLOGOv目前國(guó)內(nèi)外仍然廣泛使用計(jì)算機(jī)控制銑磨、拋光目前國(guó)內(nèi)外仍然廣泛使用計(jì)算機(jī)控制銑磨、拋光技術(shù)來(lái)加工非球面透鏡。技術(shù)來(lái)加工非球面透鏡。 隨著非球面元件的廣泛應(yīng)用，數(shù)控加工非球隨著非球面元件的廣泛應(yīng)用，數(shù)控加工非球面正成為各國(guó)關(guān)注的核心技術(shù)之一，優(yōu)化工藝流面正成為各國(guó)關(guān)注的核心技術(shù)之一，優(yōu)化工藝流程、改善面形精度、縮短加工時(shí)間、提高生產(chǎn)效程、改善面形精度、縮短加工時(shí)間、提高生產(chǎn)效率是非球面加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。率是非球面加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。Company LogoCompany LOGOCOMPANYLOGOPart

26、5 數(shù)控非球面加工的影響因素?cái)?shù)控非球面加工的影響因素5.1粗磨的影響因素粗磨的影響因素：（1）粒度）粒度 金剛石磨具的粒度對(duì)磨削效率和表面粗糙度金剛石磨具的粒度對(duì)磨削效率和表面粗糙度的影響正好相反，粒度越細(xì)，工件表面粗糙度愈的影響正好相反，粒度越細(xì)，工件表面粗糙度愈小則效率越低。粒度對(duì)表面粗糙度的影響近似成小則效率越低。粒度對(duì)表面粗糙度的影響近似成直線關(guān)系。選擇粒度的原則是：在保證工件粗糙直線關(guān)系。選擇粒度的原則是：在保證工件粗糙度要求的前提下，盡可能采用粒度粗的磨輪加工，度要求的前提下，盡可能采用粒度粗的磨輪加工，以提高磨削效率。但是，在濃度一定的情況下，以提高磨削效率。但是，在濃度一定的情

27、況下，粒度越大，粒數(shù)越少，每個(gè)顆粒上受到的壓力加粒度越大，粒數(shù)越少，每個(gè)顆粒上受到的壓力加大，則造成磨具磨耗增大。一般銑磨用的磨具粒大，則造成磨具磨耗增大。一般銑磨用的磨具粒度范圍在度范圍在80#120#。Company LogoCOMPANYLOGO粗磨的影響因素：粗磨的影響因素：（2）硬度）硬度 磨輪的硬度是指磨具表面的磨粒在外力作用磨輪的硬度是指磨具表面的磨粒在外力作用下脫落的難易程度。磨粒易脫落則磨具軟，反之下脫落的難易程度。磨粒易脫落則磨具軟，反之則硬。磨輪硬度的選擇，對(duì)磨削效率、加工質(zhì)量則硬。磨輪硬度的選擇，對(duì)磨削效率、加工質(zhì)量和磨具壽命影響很大。若磨具硬度過(guò)高，則結(jié)合和磨具壽命影

28、響很大。若磨具硬度過(guò)高，則結(jié)合劑把已經(jīng)磨鈍而失去磨削能力的磨粒牢牢把持住劑把已經(jīng)磨鈍而失去磨削能力的磨粒牢牢把持住而不讓其脫落，這樣會(huì)造成磨具與工件之間摩擦而不讓其脫落，這樣會(huì)造成磨具與工件之間摩擦力增大，發(fā)熱量大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使零件炸裂。同時(shí)，力增大，發(fā)熱量大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使零件炸裂。同時(shí)，硬度過(guò)高將大大降低磨削效率和表面質(zhì)量。相反，硬度過(guò)高將大大降低磨削效率和表面質(zhì)量。相反，磨具硬度過(guò)低，磨粒還在鋒利時(shí)候就會(huì)掉下來(lái)，磨具硬度過(guò)低，磨粒還在鋒利時(shí)候就會(huì)掉下來(lái)，這樣不但會(huì)影響效率，而且還造成磨具不應(yīng)有的這樣不但會(huì)影響效率，而且還造成磨具不應(yīng)有的損耗。損耗。Company LogoCOMPANYLOGO

29、粗磨的影響因素：粗磨的影響因素：（3）濃度）濃度 金剛石磨具的濃度，是指在磨具金剛石層內(nèi)每立方厘金剛石磨具的濃度，是指在磨具金剛石層內(nèi)每立方厘米的體積內(nèi)含有金剛石的質(zhì)量。規(guī)定每立方厘米中含有米的體積內(nèi)含有金剛石的質(zhì)量。規(guī)定每立方厘米中含有 4.4 克金剛石作為克金剛石作為 100%濃度。濃度?！翱死死笔墙饎偸|(zhì)量的計(jì)量單是金剛石質(zhì)量的計(jì)量單位，位，1 克拉克拉=0.2g，濃度為，濃度為50%，其金剛石含量為，其金剛石含量為2.2克克拉拉/cm3。若濃度過(guò)高，結(jié)合劑相對(duì)減少，這樣對(duì)金剛石顆。若濃度過(guò)高，結(jié)合劑相對(duì)減少，這樣對(duì)金剛石顆粒的把持力減弱，使顆粒有過(guò)早脫落的可能，不能充分發(fā)揮粒的把持

30、力減弱，使顆粒有過(guò)早脫落的可能，不能充分發(fā)揮磨料的磨削作用。若濃度過(guò)低，使磨輪表面金剛石顆粒減少，磨料的磨削作用。若濃度過(guò)低，使磨輪表面金剛石顆粒減少，作用在沒(méi)顆粒上切削力相應(yīng)增大，也有促使磨料過(guò)早脫落的作用在沒(méi)顆粒上切削力相應(yīng)增大，也有促使磨料過(guò)早脫落的可能。濃度選擇的原則：假如金剛石粒度比較粗，濃度相對(duì)可能。濃度選擇的原則：假如金剛石粒度比較粗，濃度相對(duì)的應(yīng)高些。假如結(jié)合劑品種不同，則金剛石的濃度也應(yīng)該不的應(yīng)高些。假如結(jié)合劑品種不同，則金剛石的濃度也應(yīng)該不同，樹脂結(jié)合劑選用同，樹脂結(jié)合劑選用 100%，而電鍍結(jié)合劑選用，而電鍍結(jié)合劑選用50%的濃的濃度。度。Company LogoCOMP

31、ANYLOGO粗磨的影響因素：粗磨的影響因素：（4）銑磨深度）銑磨深度 銑磨深度是指工件轉(zhuǎn)動(dòng)一周的吃刀量。實(shí)踐銑磨深度是指工件轉(zhuǎn)動(dòng)一周的吃刀量。實(shí)踐表明，吃刀量愈大，銑削效率愈高，但表面粗糙表明，吃刀量愈大，銑削效率愈高，但表面粗糙度愈大。在銑磨周期內(nèi)，磨去量一般是經(jīng)過(guò)多次度愈大。在銑磨周期內(nèi)，磨去量一般是經(jīng)過(guò)多次銑削完成的。從磨具合理使用的角度考慮，銑磨銑削完成的。從磨具合理使用的角度考慮，銑磨深度不應(yīng)該超過(guò)金剛石層的厚度，否則易損壞磨深度不應(yīng)該超過(guò)金剛石層的厚度，否則易損壞磨輪。尤其在加工塊料毛壞時(shí)，更應(yīng)特別注意吃刀輪。尤其在加工塊料毛壞時(shí)，更應(yīng)特別注意吃刀量不能過(guò)大。在彈性進(jìn)給的條件下，

32、銑磨深度與量不能過(guò)大。在彈性進(jìn)給的條件下，銑磨深度與磨輪轉(zhuǎn)速、工件線速度、磨削壓力以及金剛石粒磨輪轉(zhuǎn)速、工件線速度、磨削壓力以及金剛石粒度和工件材料等因素有關(guān)。度和工件材料等因素有關(guān)。Company LogoCOMPANYLOGO5.2精磨的影響因素精磨的影響因素（1）金剛石顆粒）金剛石顆粒 在使用散粒磨料研磨玻璃時(shí)，切削能力和工在使用散粒磨料研磨玻璃時(shí)，切削能力和工件表面的粗糙度僅取決于磨料顆粒的粒度。但是，件表面的粗糙度僅取決于磨料顆粒的粒度。但是，在使用固著磨料磨研時(shí)，尤其是在金剛石精磨中，在使用固著磨料磨研時(shí)，尤其是在金剛石精磨中，磨具的切削能力，不僅取決于金剛石顆粒的粒度，磨具的切削能力，不僅取決于金剛石顆粒的粒度，而且還取決于它在結(jié)合劑中的濃度以及顆粒從結(jié)而且還取決于它在結(jié)合劑中的濃度以及顆粒從結(jié)合劑里露出的尺寸，并且與玻璃原始表面的粗糙合劑里露出的尺寸，并且與玻璃原始表面的粗糙度有關(guān)。度有關(guān)。Company LogoCOMPANYLOGO精磨的影響因素精磨的影響因素（2）結(jié)合劑）結(jié)合劑v在金剛石精磨過(guò)程中，保證研磨的穩(wěn)定性