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超精密加工与光学器件制造--第1页
光学零件超精密加工
非球面光学零件是一种非常重要的光学零件，常用的有抛物面
镜、双曲面镜、椭球面镜等。非球面光学零件可以获得球面光学零件
无可比拟的良好的成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像
差，改善成像质量，提高系统鉴别能力，它能以一个或几个非球面零
件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低成本并有效的减轻仪
器重量。
非球面光学零件在军用和民用光电产品上的应用也很广泛，如在
摄影镜头和取景器、电视摄像管、变焦镜头、电影放影镜头、卫星红
外望远镜、录像机镜头、录像和录音光盘读出头、条形码读出头、光
纤通信的光纤接头、医疗仪器等中。
1.2国外非球面零件的超精密加工技术的现状
80年代以来，出现了许多种新的非球面超精密加工技术，主要
有：计算机数控单点金刚石车削技术、计算机数控磨削技术、计算机
数控离子束成形技术、计算机数控超精密抛光技术和非球面复印技术
等，这些加工方法，基本上解决了各种非球面镜加工中所存在的问题。
前四种方法运用了数控技术，均具有加工精度较高，效率高等特点，
适于批量生产。
进行非球面零件加工时，要考虑所加工零件的材料、形状、精度
和口径等因素，对于铜、铝等软质材料，可以用单点金刚石切削(SPDT)
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超精密加工与光学器件制造--第2页
的方法进行超精加工，对于玻璃或塑料等，当前主要采用先超精密加
工其模具，而后再用成形法生产非球面零件，对于其它一些高硬度的
脆性材料，目前主要是通过超精密磨削和超精密研磨、抛光等方法进
行加工的，另外，还有非球面零件的特种加工技术如离子束抛光等。
国外许多公司己将超精密车削、磨削、研磨以及抛光加工集成为
一体，并且研制出超精密复合加工系统，如RankPneumo公司生产
的Nanoform300、Nanoform250、CUPE研制的Nanocentre、日本的
AHN60―3D、ULP一100A(H)都具有复合加工功能，这样可以便非球
面零件的加工更加灵活。
1.3我国非球面零件超精密加工技术的现状
我国从80年代初才开始超精密加工技术的研究，比国外整整落
后了20年。近年来，该项工作开展较好的单位有北京机床研究所、
中国航空精密机械研究所、哈尔滨工业大学、中科院长春光机所应用
光学重点实验室等。
为更好的开展对此项超精密加工技术的研究，国防科工委于
1995年在中国航空精密机械研究所首先建立了国内第一个从事超精
密加工技术研究的重点实验室。
2.非球面零件超精密切削加工技术
美国UnionCarbide公司于1972年研制成功了R―θ方式的非球
面创成加工机床。这是一台具有位置反馈的双坐标数控车床，可实时
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超精密加工与光学器件制造--第3页
改变刀座导轨的转角θ和半径R，实现非球面的镜面加工。加工直径
达φ380mm，加工工件的形状精度为±O.63μm，表面粗糙度为
Ra0.025μm。
摩尔公司于1980年首先开发出了用3个坐标控制的M―18AG
非球面加工机床，这种机床可加工直径356mm的各种非球面的金属
反射镜。
英国RankPneumo公司于1980年向市场推出了利用激光反馈控
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