由于光學元件日益復雜和復雜的性質(zhì)，直接導致光學元件的精密加工進入了一個全新的時代。球面光學中詳述的程序?qū)τ陂_發(fā)非復雜光學元件非常重要。這些方法包括傳統(tǒng)的研磨和拋光技術(shù)。然而，由于這些形式程序提供的尺寸精度的限制，使用這些方法只能部分構(gòu)建復雜的光學元件。多軸加工和精確測量是生產(chǎn)此類零件的必要條件。為了滿足非球面和微結(jié)構(gòu)光學元件非常嚴格的公差要求，必須使用在極其精確的設(shè)備上執(zhí)行的金剛石工具的精密切割技術(shù)。使用這種方法可以獲得高表面質(zhì)量和更嚴格的公差。這些超精密制造技術(shù)用于生產(chǎn)光學元件及其模具的尺寸精度。這種精度對于光學元件正常工作是必要的。

本文將介紹各種超精密加工工藝、它們的應用，以及選擇精密加工服務提供商時要記住的一些因素。

超精密光學元件制造方法

最常見的方法包括使用超精密技術(shù)和金剛石切削工具來制造表面質(zhì)量超過幾分之一微米Ra的復雜微型光學元件。為了實現(xiàn)復雜的表面幾何形狀、自由曲面和真正的3D結(jié)構(gòu)，需要研究許多非常規(guī)的多軸加工方法，以發(fā)現(xiàn)不同程度的精度。

刀具切削刃的鋒利度和圓度是確定所制造光學元件的整體質(zhì)量時要考慮的兩個最重要的方面。因此，集成了獨特的刀具幾何形狀。這些刀具幾何形狀包括金剛石微型立銑刀、球頭立銑刀和其他用于成型和車削的工具。

單點本能金剛石切削刀具與超精密無振動數(shù)控機床、小型刀架和適當?shù)膴A具相結(jié)合，可以適當有效地去除工件材料。由于其令人難以置信的高度鋒利度，它保證了傳遞到工件的切削力非常強大和集中。正因為如此，其他地方的變形很少，以及特殊的表面質(zhì)量和適當?shù)男螤睢?/p>

使用金剛石工具車削單點

當需要生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)對稱的光學元件時，實現(xiàn)這一目標的一種選擇是利用這種加工。這種切片方法非常有效且省時。使用這種方法，可以實現(xiàn)快速的切削速度以及高水平的表面精加工，Ra值小于5納米。使用這種方法生產(chǎn)的物品的尺寸精度直接歸因于所使用的工具。在加工過程中，熟練的工程師計算整個刀具路徑的刀具半徑和半徑補償值。必須將工具的波紋度控制在工具半徑的0.1微米的水平，以實現(xiàn)亞微米范圍內(nèi)的精度。

另一方面，如果需要，可以在此過程中使用使用尖頭工具的切入式切削來創(chuàng)建更簡單的表面結(jié)構(gòu)。

銑削和飛切

銑削，特別是計算機數(shù)控(CNC)銑削，提供了加工復雜表面幾何形狀的出色能力?？梢灾圃炀哂凶杂尚螤畹墓鈱W元件表面處理。生產(chǎn)相機鏡頭和汽車照明原型等光學部件需要能夠在計算機數(shù)控銑床上進行至少三軸銑削的加工服務提供商。然而，擁有以下能力五軸加工非常適合改善光學表面特性，信譽良好的加工服務提供商向其客戶保證這一點。立銑刀、球頭立銑刀和飛切刀具構(gòu)成了用于生產(chǎn)光學元件的金剛石銑削刀具的三大類。

球頭立銑刀是制造精度高達D0.5毫米的自由曲面幾何形狀的首選工具。此外，可靠的加工服務供應商可以提供從R0.1到R0.15毫米范圍內(nèi)的內(nèi)角精度。在雕刻凹槽時，飛切工具非常有用。在處理平面表面時，飛切是一種使用的技術(shù)。例如，飛切銑削方法可用于制造可用作反射器的激光鏡和金字塔結(jié)構(gòu)。

精密加工在現(xiàn)代世界中的關(guān)鍵作用

近年來，消費電子行業(yè)對光學元件的需求顯著增加。值得注意的應用包括智能手機和數(shù)碼單反相機中使用的相機鏡頭以及激光打印機中的掃描鏡。它為該行業(yè)提出了一個重大障礙，即如何確保以最具成本效益的方式制造自由形狀光學元件的問題。然而，高精度加工（精密加工）使我們能夠保證這一點。

使用單個自由曲面鏡結(jié)構(gòu)代替通過精密加工生產(chǎn)的傳統(tǒng)相機鏡頭，可實現(xiàn)相機設(shè)計的緊湊性，并在制造大量相機時顯著節(jié)省成本。

在激光打印機方面，精密加工的應用使得生產(chǎn)波長更短的激光成為可能，最終由于更小的打印點而提高了打印輸出。此外，自由曲面光學加工可以適應更長的波長，從而產(chǎn)生使用相同自由曲面透鏡的更具成本效益的量產(chǎn)激光打印機。