[发明专利]一种高精度CVDZnSe透镜非球面加工方法

说明书

技术领域

本发明属于单点金刚石车削技术领域，涉及一种高精度CVD ZnSe透镜非球面加工方法。

背景技术

中国专利公开号CN 1785560 A，公开日是2006年6月14日，名称为“硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工方法”中公开了一种非球面光学元件的加工技术，主要用于硒化锌和硫化锌非球面元件的加工。该工艺方法虽然能够达到批量生产的目的，但其不足之处是：没有磨边工序，中心偏差指标没有进行工艺控制；元件半精加工切深及进给量较大，后续精车时损伤层很难消除，车削透镜表面无法达到高等级表面疵病指标；元件半精加工与精加工车削参数相差较大，零件面形无法完美复制和重现，很难到到高精度面形指标。随着光学系统要求的提高，高精度非球面红外镜头需求迫切，本文涉及到的加工工艺方法可有效保证高精度CVD ZnSe透镜非球面的制备。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种能够保证CVD ZnSe透镜表面疵病和面形精度的非球面加工方法，采用单点金刚石车削机床，通过具有一定轮廓度的天然金刚石圆弧刀对CVD ZnSe透镜进行超精密车削加工。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高精度CVD ZnSe透镜非球面加工方法，其包括以下步骤：

第一步：下料；

第二步：磨外圆；

第三步：粗磨；

第四步：精修工装；

第五步：粗车；

第六步：半精车；

第七步：精车；

第八步：检测面形；

第九步：反馈精修。

其中，所述第一步中，用内圆切割机对CVD ZnSe材料切割下料，得到ZnSe透镜毛坯，毛坯外圆留有0.5～3mm余量；中心厚留有0.5～4mm余量。

其中，所述第二步中，用磨边机将外圆磨削至完工尺寸，外圆圆度不大于1μm。

其中，所述第三步中，依据设计图纸中的非球面方程，计算非球面边缘矢高，采用三点画圆法得出非球面的最佳拟合半径，按照该半径对上步得到的CVD ZnSe透镜毛坯进行粗磨或铣磨开球面，得到透镜粗磨毛坯；以外圆为基准测量粗磨毛坯的边缘厚度差、凸面对端面跳动量在0.01～0.08mm之内。

其中，所述第四步中，采用单点金刚石车削机床，以天然金刚石刀具对工装各个定位面进行超精密加工，粗磨毛坯的外圆与工装配合精度应小于0.01mm。

其中，所述第五步中，采用单点金刚石车削机床，以天然金刚石刀具对粗磨毛坯进行粗加工，快速去除余量，粗成形非球面；车削工艺参数：主轴转速1000～4000r/min，切深0.1～0.6mm/次，进给量5～20mm/min。

其中，所述第六步中，对粗车毛坯进行半精加工，消除刀差并去除粗车产生的损伤层，精加工非球面；车削工艺参数：主轴转速1000～4000r/min，切深0.004～0.1mm/次，进给量3～8mm/min。

其中，所述第七步中，对CVD ZnSe透镜进行超精密车削加工，车削工艺参数：主轴转速1000～4000r/min，切深0.001～0.05mm/次，进给量1～5mm/min。

其中，所述第八步中，用接触式轮廓仪依据非球面方程进行面形精度的工序检测，若面形合格，则为最终产品。

其中，所述第九步中，若检测面形工步不能达到面形精度要求，根据检测结果再次精密车削加工非球面，直到面形指标符合技术要求。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的高精度CVD ZnSe透镜非球面加工方法，具有以下优点：

(1)磨外圆工序放在首道工序，单点金刚石车削机床加工光学面之后没有设置定心磨边工序，加工不存在因定心磨边划伤光学元件表面问题。同时，中心偏差技术指标通过精加工外圆、粗磨技术指标控制及精密车削加工工装得到了有效控制，精度优于30"。

(2)将单点金刚石车削工步分为半精车和精车，有效的减小了粗车毛坯材料时产生的损伤层，表面疵病达III级，表面粗糙度达3nm，非球面面形轮廓误差PV<0.15μm，制备出了高精度CVD ZnSe透镜。

附图说明

图1是本发明的一种高精度CVD ZnSe透镜非球面加工工艺流程示意图。

图2是本发明使用的真空吸附弹性工装。

图3是本发明的高次非球面光学元件加工实施例图。

具体实施方式