一種高精度CVD ZnSe透鏡非球面加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于單點(diǎn)金剛石車削技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高精度CVD ZnSe透鏡非球面加工 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國(guó)專利公開號(hào)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(xué)元件的加工方法"中公開了一種非球面光學(xué)元件的加工技術(shù)，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(dá)到批量生產(chǎn)的目的，但其不足之處 是:沒(méi)有磨邊工序，中心偏差指標(biāo)沒(méi)有進(jìn)行工藝控制;元件半精加工切深及進(jìn)給量較大，后 續(xù)精車時(shí)損傷層很難消除，車削透鏡表面無(wú)法達(dá)到高等級(jí)表面疵病指標(biāo);元件半精加工與 精加工車削參數(shù)相差較大，零件面形無(wú)法完美復(fù)制和重現(xiàn)，很難到到高精度面形指標(biāo)。隨著 光學(xué)系統(tǒng)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(fā)明內(nèi)容】

[0003] ( - )發(fā)明目的
[0004] 本發(fā)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(diǎn)金剛石車削機(jī)床，通過(guò)具有一定輪廓度的天然金剛石圓弧刀對(duì)CVD ZnSe透鏡進(jìn)行超精密車削加工。
[0005] (二)技術(shù)方案
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)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：
[0007] 第一步:下料；
[0008] 第二步:磨外圓；
[0009] 第三步:粗磨；
[0010] 第四步:精修工裝；
[0011] 第五步:粗車；
[0012] 第六步:半精車；
[0013] 第七步:精車；
[0014] 第八步:檢測(cè)面形；
[0015] 第九步:反饋精修。
[0016] 其中，所述第一步中，用內(nèi)圓切割機(jī)對(duì)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。
[0017]其中，所述第二步中，用磨邊機(jī)將外圓磨削至完工尺寸，外圓圓度不大于lMi。
[0018]其中，所述第三步中，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中的非球面方程，計(jì)算非球面邊緣矢高，采用 三點(diǎn)畫圓法得出非球面的最佳擬合半徑，按照該半徑對(duì)上步得到的CVD ZnSe透鏡毛坯進(jìn)行 粗磨或銑磨開球面，得到透鏡粗磨毛坯；以外圓為基準(zhǔn)測(cè)量粗磨毛坯的邊緣厚度差、凸面對(duì) 端面跳動(dòng)量在0.01~0.08mm之內(nèi)。
[0019] 其中，所述第四步中，采用單點(diǎn)金剛石車削機(jī)床，以天然金剛石刀具對(duì)工裝各個(gè)定 位面進(jìn)行超精密加工，粗磨毛坯的外圓與工裝配合精度應(yīng)小于0.01mm。
[0020] 其中，所述第五步中，采用單點(diǎn)金剛石車削機(jī)床，以天然金剛石刀具對(duì)粗磨毛坯進(jìn) 行粗加工，快速去除余量，粗成形非球面;車削工藝參數(shù):主軸轉(zhuǎn)速1000~4000r/min，切深 0 · 1~0 · 6mm/次，進(jìn)給量 5 ~20mm/min。
[0021] 其中，所述第六步中，對(duì)粗車毛坯進(jìn)行半精加工，消除刀差并去除粗車產(chǎn)生的損傷 層，精加工非球面;車削工藝參數(shù):主軸轉(zhuǎn)速1000~4000r/min，切深0.004~0.1mm/次，進(jìn) 給量3~8mm/min。
[0022] 其中，所述第七步中，對(duì)CVD ZnSe透鏡進(jìn)行超精密車削加工，車削工藝參數(shù)：主軸 轉(zhuǎn)速 1000 ~4000r/min，切深 0 · 001 ~0 · 05mm/次，進(jìn)給量 1 ~5mm/min。
[0023] 其中，所述第八步中，用接觸式輪廓儀依據(jù)非球面方程進(jìn)行面形精度的工序檢測(cè)， 若面形合格，則為最終產(chǎn)品。
[0024] 其中，所述第九步中，若檢測(cè)面形工步不能達(dá)到面形精度要求，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果再次 精密車削加工非球面，直到面形指標(biāo)符合技術(shù)要求。
[0025](三)有益效果
[0026]上述技術(shù)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(yōu)點(diǎn)：
[0027] (1)磨外圓工序放在首道工序，單點(diǎn)金剛石車削機(jī)床加工光學(xué)面之后沒(méi)有設(shè)置定 心磨邊工序，加工不存在因定心磨邊劃傷光學(xué)元件表面問(wèn)題。同時(shí)，中心偏差技術(shù)指標(biāo)通過(guò) 精加工外圓、粗磨技術(shù)指標(biāo)控制及精密車削加工工裝得到了有效控制，精度優(yōu)于30"。
[0028] (2)將單點(diǎn)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(shí)產(chǎn) 生的損傷層，表面疵病達(dá)ΠΙ級(jí)，表面粗糙度達(dá)3nm，非球面面形輪廓誤差Ρν〈0.15μπι，制備出 了高精度CVD ZnSe透鏡。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明的一種高精度CVD ZnSe透鏡非球面加工工藝流程示意圖。
[0030] 圖2是本發(fā)明使用的真空吸附彈性工裝。
[0031] 圖3是本發(fā)明的高次非球面光學(xué)元件加工實(shí)施例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具 體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0033]按照本發(fā)明方法，針對(duì)高次非球面CVD ZnSe透鏡，采用單點(diǎn)金剛石車削機(jī)床及天 然金剛石圓弧刀對(duì)其進(jìn)行超精密車削加工。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明涉及到的一種 高精度CVD ZnSe透鏡非球面車削加工方法進(jìn)行描述，其加工工藝流程見圖1。
[0034] 第一步:下料；
[0035] 第二步:磨外圓；
[0036] 第三步:粗磨；
[0037]第四步:精修工裝；
[0038]第五步:粗車；
[0039]第六步:半精車；
[0040] 第七步:精車；
[0041] 第八步:檢測(cè)面形；
[0042]第九步:反饋精修；
[0043] 1.如上所述的下料工步，用內(nèi)圓切割機(jī)對(duì)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。
[0044] 2.如上所述的磨外圓工步，用磨邊機(jī)將外圓磨削至完工尺寸，外圓圓度不大于1μ m〇
[0045] 3.如上所述的粗磨工步，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中的非球面方程，計(jì)算非球面邊緣矢高，采 用三點(diǎn)畫圓法(一個(gè)中心點(diǎn)和兩個(gè)邊緣點(diǎn))得出非球面的最佳擬合半徑，按照該半徑對(duì)上步 得到的CVD ZnSe透鏡毛坯進(jìn)行粗磨或銑磨開球面，得到透鏡粗磨毛坯；以外圓為基準(zhǔn)測(cè)量 粗磨毛坯的邊緣厚度差、凸面對(duì)端面跳動(dòng)量在0.01~0. 〇8_之內(nèi)。
[0046] 4.如上所述的加工工裝工步，采用單點(diǎn)金剛石車削機(jī)床，以天然金剛石刀具對(duì)工 裝各個(gè)定位面進(jìn)行超精密加工，粗磨毛坯的外圓與工裝配合精度應(yīng)小于〇.〇1_。
[0047] 5.如上所述的粗車工步，采用單點(diǎn)金剛石車削機(jī)床，以天然金剛石刀具對(duì)粗磨毛 還進(jìn)行粗加工，快速去除余量，粗成形非球面。車削工藝參數(shù):主軸轉(zhuǎn)速1000~4000r/min， 切深0 · 1~0 · 6mm/次，進(jìn)給量5~20mm/min。
[0048] 6.如上所述的半精車工步，對(duì)粗車毛坯進(jìn)行半精加工，消除刀差并去除粗車產(chǎn)生 的損傷層，精加工非球面。車削工藝參數(shù):主軸轉(zhuǎn)速1000~4000r/min，切深0.004~0.1mm/ 次，進(jìn)給量3~8mm/min。
[0049] 7.如上所述的精車工步，對(duì)CVD ZnSe透鏡進(jìn)行超精密車削加工，得到具有一定精 度和表面疵病的透鏡。車削工藝參數(shù):主軸轉(zhuǎn)速1000~4000r/min，切深0.001~0.05mm/次， 進(jìn)給量1~5mm/min 〇
[0050] 8.如上所述的檢測(cè)面形工步，用接觸式輪廓儀依據(jù)非球面方程進(jìn)行面形精度的工 序檢測(cè)，若面形合格，則為最終產(chǎn)品。
[0051] 9.如上所述反饋精修工步，若檢測(cè)面形工步不能達(dá)到面形精度要求，根據(jù)檢測(cè)結(jié) 果反饋編程，按照反饋程序再次精密車削加工非球面，直到面形指標(biāo)符合技術(shù)要求。
[0052]參照?qǐng)D2,本實(shí)施例采用的吸附式彈性工裝結(jié)構(gòu)由基體A和夾緊套B組成。C為透鏡 加工定位面，D為被吸附面。
[0053]下面以一個(gè)具體的實(shí)例來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0054] 加工一種10次CVD ZnSe彎月透鏡雙面非球面透鏡，見圖3。材料:CVD ZnSe，直徑 φ丨:·=16,4:? mm，凹面非球面有效口徑<i>2=12.59mm，中心厚51 = 7±0.05mm，凹面矢高δ2 = 1 · 58