Анализа развоја и статуса куо напредне технологије оптичке обраде1

Сада није тешко открити да су готово сви војни системи оружја опремљени разним фотоелектричним сензорским уређајима, а у тим фотоелектричним сензорским уређајима се користе више или мање разни стилови оптичких компонената. Из материјала из извештаја о анкети који је сачинила америчка војска, знамо да су од 1980. до 1990. амерички војни ласерски и инфрацрвени производи за термално снимање захтевали 1.147.700 комада различитих оптичких делова, од чега 635.900 комада сферних оптичких делова није коришћено. Постоји 234.600 сферних оптичких делова, 181.000 равних оптичких делова и 96.200 полиедарских огледала за скенирање. Узмимо за пример резервоар М1. Користи око 90 сочива, 30 призми и разна огледала, прозоре и ласерске компоненте. Још један пример су мале АН / АВС-6 пилот заштитне наочаре за ноћно виђење које користе 9 асферичних оптичких делова и 2 сферична оптичка дела.

Од 1970-их, војна оптичка технологија представљена инфрацрвеним термичким сликама и високоенергетским ласерима брзо се развијала. Војни оптички системи захтевају не само добар квалитет слике, већ и малу величину, малу тежину и једноставну структуру. Ово је озбиљан тест за индустрију оптичке обраде. Да би ишла у корак са развојем времена и дизајнирала и производила висококвалитетне оптичке системе за обраду слика, индустрија прераде оптичких делова спровела је велике технолошке револуције и иновативне активности 1970-их, истраживала и развијала много нових обрада оптичких делова методе, као што су асферне површине. Метода обраде оптичких делова. У последњих 10 година нова технологија за обраду оптичких делова је даље промовисана и популаризована. Тренутно технологије за обраду оптичких делова које се обично користе у иностранству углавном укључују:

Рачунарска нумеричка контрола дијамантске технологије токарења дијамантима, технологија обликовања оптичких стаклених сочива, технологија обликовања оптичких пластичних маса, рачунарска технологија нумеричког управљања брушењем и полирањем, технологија репликације епоксидних смола, технологија електрообликовања ... и традиционална технологија брушења и полирања.

2. Рачунарска нумеричка контрола дијамантске технологије токарења у једној тачки

Технологија дијамантског токарења са једним тачком рачунарског нумеричког управљања је асферична технологија обраде оптичких делова коју је први развио амерички Национални институт за истраживање одбране 1960-их, а промовисао је и применио 1980-их. Користи природне монокристалне дијамантске алате на ултра прецизним ЦНЦ струговима. Под прецизном контролом алатне машине и околине за обраду, директно користи дијамантске алате за окретање у једну тачку за обраду асферичних оптичких делова који испуњавају оптичке захтеве квалитета. Ова технологија се углавном користи за обраду малих и средњих инфрацрвених кристала и оптичких делова металних материјала. Његове карактеристике су висока ефикасност производње, висока тачност обраде, добра поновљивост, погодна за масовну производњу, а трошкови обраде су знатно нижи од традиционалних технологија обраде. Оптички делови пречника мањег од 120 мм обрађени овом технологијом дијамантског токарења имају површинску тачност од 1/2 ～ 1 л, а средња квадратна вредност храпавости површине износи 0,02 ～ 0,06 мм.

Тренутно су материјали који се могу прерадити технологијом дијамантског стругања: обојени метали, германијум, пластика, инфрацрвени оптички кристали (жива кадмијум телурид, кадмијум антимонид, полисилицијум, цинк сулфид, цинк селенид, натријум хлорид, калијум хлорид, хлорид Стронцијум, магнезијум флуорид, калцијум флуорид, литијум ниобат, КДК кристал) безелектронски никал, берилијум бакар, халкогенидно стакло на бази германијума, итд. Горе наведени материјали могу директно да задовоље захтеве оптичког квалитета површине. Ова технологија такође може да обрађује стакло, титан, волфрам и друге материјале, али тренутно не може директно да испуни захтеве за оптичким квалитетом површине и захтева даље брушење и полирање.

Поред директне обраде сферних и асферичних оптичких делова, технологија рачунарског нумеричког управљања једноточкастим дијамантским токарењем такође се може користити за обраду различитих оптичких делова који формирају калупе и тела оптичких делова, попут обраде калупа за обликовање стакла, калупа за копирање и оптичке пластике. Калуп за бризгање и тело машине за обраду и умножавање епоксидних оптичких делова итд. Ова технологија се комбинује са технологијом полирања јонским снопом за обраду високо прецизних асферичних оптичких делова; у комбинацији са поступком превлаке од тврдог угљеника и технологијом репликације епоксидне смоле, може се произвести релативно јефтина прецизна асферична огледала и сочива. Ако се дијамантском стругу дода додаци за брушење или се користе керамички алати, уграђују прецизни учвршћивачи, а дијамантско сечење врши на ниској температури од -100 ° Ц, опсег примене ове технологије ће се додатно проширити. Тренутно је Оптички центар Универзитета у Аризони ову технологију заменио традиционалном технологијом ручне обраде, али приликом обраде стаклених оптичких делова не може се директно млети у оптичко огледало које испуњава захтеве квалитета, а флексибилно полирање је и даље потребан.

Технички и економски ефекти дијамантског токарења оптичких делова у једној тачки врло су очигледни. На пример, при обради параболичног огледала ван оси од 90 ° пречника 100 мм, ако се користи традиционални поступак брушења и полирања, површинска тачност може достићи до 3 мм (5 л), а време обраде траје 12 месеци, трошак обраде сваког параболичног огледала је 50.000 америчких долара.

Користећи метод дијамантског токарења, може се завршити за 3 недеље, трошак обраде је само 4 хиљаде америчких долара, а површинска тачност може достићи 0,6 μм (1λ). Хонеивелл из Сједињених Држава користио је ову технологију за обраду тетраедарског огледала за скенирање инфрацрвеног извиђачког уређаја АН / ААД-5. Величина сваке стране ротирајућег огледала је 88,9 '' 203,2 мм, равност сваке странице треба да буде 1/2, а угаона тачност 90 ° ± 42. Стругом је за 15 месеци обрађено 124 ротирајућа огледала за скенирање, а квалитет је испунио техничке захтеве дизајна. Свако ротирајуће огледало штеди 2.770 америчких долара у поређењу са обрадом традиционалним методама обраде. Хонеивелл је искористио овај поступак за производњу 200 тетраедарских ротационих огледала, чиме је уштедео укупно готово 900.000 америчких долара. Поред тога, за инфрацрвени уређај за извиђање АН / ААД-5 обрађено је 100.000 авионских огледала, чиме је уштедено више од 10 милиона америчких долара. Током 10 година од 1980. до 1990., трошкови обраде 4 врсте војних оптичких делова, укључујући авион (50 \ ГГ # 39; ГГ # 39; 50 мм), полиедар (пречник 90 мм), сферну површину (пречник 100 мм) и асферична површина (пречник 125 мм), заснована је на конзервативној економији. Према резултатима прорачуна, америчко Министарство одбране уштедело је укупно око 400 милиона америчких долара.