非球面加工技术及原理

材料去除方法:

以铣削、车削和抛光为代表，主要包括传统范程法的铣削、磨削和抛光; 数控铣削、车削、精密磨削和抛光; 计算机控制的抛光等。特别是对于数控抛光，用不同的抛光介质可分为小磨料、应力盘、离子束、等离子、磁流变、液体射流抛光。

其特点是效率相对较高，与传统光学加工的互操作性容易被接受，灵活性高，适合开发样机和中小批量生产。但产品的一致性较差，对操作人员的要求较高。

模具成型方法:

玻璃热成型，光学塑料注射成型，热沉积和固化成型。它的特点是效率极高，成品一致性好，对操作人员的要求较低，适合批量生产。但对模具的要求高，初期投资大，工艺比较复杂。

附加材料法 (增材法):

真空镀膜和复制成型。本质上，它是在最接近球体的基础上附加一层非球形度和折射率来匹配的薄层材料。其特点是工件一致性好，对设备要求低，灵活性好。适用于中小批量和反光元件的生产。然而，附加层必须与基底材料匹配以限制应用。

非球面加工方法及设备

1. JRCODE-CCOS

机器主体为龙门式结构，运动部件采用精密导轨结合高精度光栅反馈，和8轴控制器实现任意轴组合插补，并集成在线轮廓测量系统。工艺系统开放，具有多轨迹选择、多格式数据兼容、可变参数操控和优化功能，能够实现光学玻璃、微晶、碳化硅、石英等材料的光学元件，特别是用于高质量的光学同轴，对离轴非球面元件建立自适应加工模型，实现抛光面形精度大于1/50 λ (RMS，λ = 632.8nm)。

2.磁流变抛光Q22-750P2

对于光学玻璃，微晶，碳化硅，石英等材料可以获得更好的表面粗糙度和较高的表面精度。它特别适用于高质量光学同轴和离轴非球面元件的超精密加工。

3.磁射流抛光

磁射流抛光是射流技术与磁流变技术的结合，利用低粘度磁流变液在外加磁场的作用下，表观粘度增加，增加了射流表面的稳定性，在轴向磁场的作用下与喷嘴中的磁流变液的磨粒混合，以形成喷射到距工件一定距离的表面的射流束的准相干硬化,借助磨粒的高速碰撞的剪切作用去除材料，以可控的方式，并达到良好的表面粗糙度。去除，以受控的方式实现抛光表面精加工。

说了这么多，我们来看看磁射流的效果:

4.应力盘抛光技术

这是一个很高的抛光水平，国内的成都光电做的，通过一系列的电机在板上方拉动应力盘面上方均匀分布的一些列，柱通过电线连接，这些电线可以通过电机松弛来拧紧，so表示可以控制磁盘表面的变形，使磁盘表面与工件更好地贴合，实现精密抛光。应力盘打磨的缺点是控制太复杂了 -- 看晕啊!

5.离子束抛光

离子源发射的一定能量和空间分布的离子束流轰击工件表面，入射在工件表面一定深度的离子与工件原子发生碰撞，在此碰撞过程中，入射离子会将自身的能量传递给工件原子，当工件原子获得的能量大于晶格结合的能量时，工件原子就会脱离晶格结合继续运动，与其他工件原子发生级联碰撞，即，重复上述动作，当转移到下一个原子的能量大于晶格结合能时，下一个原子也将离开原始位置开始运动，如果原子获得的能量不足以克服晶格结合能，原子获得的能量将无法继续转移，而只能以声子的形式释放。在这个过程中，离子和原子之间的能量，原子和原子相互转移，当在工件表面原子沿镜面法线方向获得的能量分量大于材料表面的结合能、晶格结合能、原子将飞离工件表面。

说白了就是把物质表面的原子一一去除 (有点夸张)。

上面提到的主要是各种抛光，只是非球面加工中的一道工序而已，其他材料铣削成型，粗磨，细磨下面就是抛光，然后是涂层和其他过程。除此之外，还有玻璃热成型，注塑，散热，复制和其他技术。