[發明專利]一種高精度CVDZnSe透鏡非球面加工方法

有效

• 申請號: 201510823567.3
• 申請日: 2015-11-23
• 公開（公告）號: CN105467480B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 楊坤;回長順;李偉皓;武瑛;李圣義;蒙建雄;唐海瑞;李寧
• 申請（專利權）人: 天津津航技術物理研究所
• 主分類號: G02B3/02
• 分類號: G02B3/02
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心11011
• 代理人: 劉東升

技術領域

本發明屬于單點金剛石車削技術領域，涉及一種高精度CVD ZnSe透鏡非球面加工方法。

背景技術

中國專利公開號CN 1785560 A，公開日是2006年6月14日，名稱為“硒化鋅和硫化鋅非球面光學元件的加工方法”中公開了一種非球面光學元件的加工技術，主要用于硒化鋅和硫化鋅非球面元件的加工。該工藝方法雖然能夠達到批量生產的目的，但其不足之處是：沒有磨邊工序，中心偏差指標沒有進行工藝控制；元件半精加工切深及進給量較大，后續精車時損傷層很難消除，車削透鏡表面無法達到高等級表面疵病指標；元件半精加工與精加工車削參數相差較大，零件面形無法完美復制和重現，很難到到高精度面形指標。隨著光學系統要求的提高，高精度非球面紅外鏡頭需求迫切，本文涉及到的加工工藝方法可有效保證高精度CVD ZnSe透鏡非球面的制備。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是：提供一種能夠保證CVD ZnSe透鏡表面疵病和面形精度的非球面加工方法，采用單點金剛石車削機床，通過具有一定輪廓度的天然金剛石圓弧刀對CVD ZnSe透鏡進行超精密車削加工。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種高精度CVD ZnSe透鏡非球面加工方法，其包括以下步驟：

第一步：下料；

第二步：磨外圓；

第三步：粗磨；

第四步：精修工裝；

第五步：粗車；

第六步：半精車；

第七步：精車；

第八步：檢測面形；

第九步：反饋精修。

其中，所述第一步中，用內圓切割機對CVD ZnSe材料切割下料，得到ZnSe透鏡毛坯，毛坯外圓留有0.5～3mm余量；中心厚留有0.5～4mm余量。

其中，所述第二步中，用磨邊機將外圓磨削至完工尺寸，外圓圓度不大于1μm。

其中，所述第三步中，依據設計圖紙中的非球面方程，計算非球面邊緣矢高，采用三點畫圓法得出非球面的最佳擬合半徑，按照該半徑對上步得到的CVD ZnSe透鏡毛坯進行粗磨或銑磨開球面，得到透鏡粗磨毛坯；以外圓為基準測量粗磨毛坯的邊緣厚度差、凸面對端面跳動量在0.01～0.08mm之內。

其中，所述第四步中，采用單點金剛石車削機床，以天然金剛石刀具對工裝各個定位面進行超精密加工，粗磨毛坯的外圓與工裝配合精度應小于0.01mm。

其中，所述第五步中，采用單點金剛石車削機床，以天然金剛石刀具對粗磨毛坯進行粗加工，快速去除余量，粗成形非球面；車削工藝參數：主軸轉速1000～4000r/min，切深0.1～0.6mm/次，進給量5～20mm/min。

其中，所述第六步中，對粗車毛坯進行半精加工，消除刀差并去除粗車產生的損傷層，精加工非球面；車削工藝參數：主軸轉速1000～4000r/min，切深0.004～0.1mm/次，進給量3～8mm/min。

其中，所述第七步中，對CVD ZnSe透鏡進行超精密車削加工，車削工藝參數：主軸轉速1000～4000r/min，切深0.001～0.05mm/次，進給量1～5mm/min。

其中，所述第八步中，用接觸式輪廓儀依據非球面方程進行面形精度的工序檢測，若面形合格，則為最終產品。

其中，所述第九步中，若檢測面形工步不能達到面形精度要求，根據檢測結果再次精密車削加工非球面，直到面形指標符合技術要求。

(三)有益效果

上述技術方案所提供的高精度CVD ZnSe透鏡非球面加工方法，具有以下優點：

(1)磨外圓工序放在首道工序，單點金剛石車削機床加工光學面之后沒有設置定心磨邊工序，加工不存在因定心磨邊劃傷光學元件表面問題。同時，中心偏差技術指標通過精加工外圓、粗磨技術指標控制及精密車削加工工裝得到了有效控制，精度優于30"。

(2)將單點金剛石車削工步分為半精車和精車，有效的減小了粗車毛坯材料時產生的損傷層，表面疵病達III級，表面粗糙度達3nm，非球面面形輪廓誤差PV<0.15μm，制備出了高精度CVD ZnSe透鏡。

附圖說明

圖1是本發明的一種高精度CVD ZnSe透鏡非球面加工工藝流程示意圖。

圖2是本發明使用的真空吸附彈性工裝。

圖3是本發明的高次非球面光學元件加工實施例圖。

具體實施方式