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計算機數(shù)控研磨和拋光技術(shù)是一種由計算機控制的精密機床將工件表面磨削成所需要的面形，然后用柔性拋光模拋光，使工件在不改變精磨面形精度的條件下達(dá)到鏡面光潔度的光學(xué)零件制造技術(shù)。該技術(shù)主要用來加工中、大尺寸的非球面光學(xué)零件。加工零件時，磨削工具受計算機控制，在工件表面進(jìn)行磨削去除加工。磨削工具根據(jù)工件的不同加工余量，在工件表面停留不同的時間來實現(xiàn)非球面加工。工件加工精度主要取決于測量精度和所采用的誤差校正方法。 H_Xk;fM
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非球面光學(xué)零件的精密研磨拋光比較普遍采用的一種技術(shù)是：小型磨床修正研磨拋光法。 __zHe-.m
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小型磨床研磨拋光法分為縱向掃描和光柵掃描兩種方式。縱向掃描方式是：被加工的工件以一定的速度旋轉(zhuǎn)，拋光器則沿著貫穿工件軸心的斷面進(jìn)行搖動�？v向掃描方式對工件軸心附近的形狀控制和非旋轉(zhuǎn)對稱部分的形狀誤差的修正研磨拋光比較困難，但是研磨時間可望縮短，設(shè)備比較簡單。光柵掃描方式則是：被加工的工件不旋轉(zhuǎn)，拋光器在工件的表面移動研磨拋光。這種方式不僅容易進(jìn)行非旋轉(zhuǎn)對稱部分的修正研磨拋光，而且還可以進(jìn)行離軸光學(xué)零件的研磨拋光加工。但是，此種方式的設(shè)備組成較為復(fù)雜，成本比較高。 *? $ M=tH
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為了提高加工精度，小型磨床加工系統(tǒng)必需具備很高的精度和反復(fù)再現(xiàn)性、研磨去除量不隨時間變化而變化、高精度的模擬計算、和與實際研磨的一致性等條件。小型磨床研磨拋光加工的工藝流程大致如下：首先由三維測試機、激光干涉儀測出加工面的形狀精度，求出面形誤差。工作站根據(jù)面形誤差計算出需要研磨拋光的軌跡，并將該研磨拋光軌跡轉(zhuǎn)換成數(shù)控編碼傳送給磨床進(jìn)行加工。加工完了后進(jìn)行面形精度測試。面形精度若是沒有達(dá)到要求，再反復(fù)地進(jìn)行計算、加工。通過這樣反復(fù)地進(jìn)行面形測試、計算、修正研磨拋光，即可達(dá)到提高面形精度的目的。 5W$Jxuy qj
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小型磨床最早是由美國研究開發(fā)的，其磨頭直徑不超過工件的1/3，由計算機計算去除量，加工精度比較高�？梢愿呔鹊丶庸ぶ睆�1500～1800mm的大口徑非球面。目前，美國亞里桑那大學(xué)的光學(xué)中心，已基本上用計算機數(shù)控研磨拋光加工技術(shù)取代了傳統(tǒng)的手工研磨拋光加工非球面光學(xué)零件。另外美國羅徹斯特大學(xué)光學(xué)制造中心也已獲得了300多萬美元的國防基金和幾家大公司的資助，實現(xiàn)了非球面透鏡生產(chǎn)的自動化。 z R <fz
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80年代末，日本研制出了的超精密數(shù)控范成法研磨機，使用該研磨機加工出的光學(xué)零件，其面形精度達(dá)到了0.08μm，表面粗糙度的均方根值為0.2nm。若用瀝青拋光模進(jìn)行加工，表面粗糙度的均方根值能達(dá)到0.035nm。最近，日本采用門型機械加工中心，使用4000#～8000#鑄鐵絲結(jié)合金剛石砂輪，利用ELID（在線電解修正法）磨削法，磨削BK-7光學(xué)玻璃，所獲得的非球面的面形精度為1μm，表面粗糙度為43nmRmax。 e]CoYuPr
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德國的計算機數(shù)控研磨拋光技術(shù)很快。Loh公司生產(chǎn)的CNCSPM50和120研磨拋光機，不僅可以粗、精磨球面光學(xué)零件，而且還可以粗、精磨非球面光學(xué)零件。施耐德（SCHEIDER）光學(xué)機械公司90年代末制造的ALG100型計算機數(shù)控非球面磨床和ALP100型計算機數(shù)控非球面拋光機，可以高效率地進(jìn)行非球面光學(xué)零件的生產(chǎn)。 nA{yH}D4
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ALG100型計算機數(shù)控非球面磨床，可在對話框中直接輸入非球面加工參數(shù)，自動計算非球面磨削加工量；采用先進(jìn)的導(dǎo)向裝置與旋轉(zhuǎn)加工技術(shù)，各軸與旋轉(zhuǎn)軸的傳動使用了高性能數(shù)字AC伺服傳動裝置；采用干涉測量系統(tǒng)加強加工過程中的工件的測量，能對工件的非球面加工進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；非球面加工中心能夠直接進(jìn)行非球面或棱形的組合加工，具有綜合預(yù)加工的2、3維混合加工技術(shù)功能；旋轉(zhuǎn)軸采用高頻空氣軸承，可利用環(huán)形工具進(jìn)行高速的球面預(yù)加工，能夠獲得最佳透鏡半徑等特性。 p w5{=bD
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ALG100非球面磨床的主要技術(shù)規(guī)格如下：加工工件尺寸：最大直徑為150mm，半徑為10mm的平面；軸數(shù)3軸（X，Z，B）X、Z；軸的推進(jìn)（進(jìn)刀）速度為0.01～5000mm/min；X、Z軸的位置往返精度為±0.001mm；B軸的推進(jìn)（進(jìn)刀）速度為0.01～4300°/min；B軸位置往返精度為±4"；連接機構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸（H×D）25×42mm；主軸轉(zhuǎn)速度為5000～15000轉(zhuǎn)/min；工件軸轉(zhuǎn)速為25～1500轉(zhuǎn)/min；磨床外形尺寸1150×1900×1220mm；質(zhì)量為1000kg。 hgzNEx%^ q
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ALP100型計算機數(shù)控非球面拋光機，可以在對話框中直接輸入非球面加工參數(shù)；自動計算非球面拋光加工量；使用特殊加工的非球面磨具拋光；拋光參數(shù)可進(jìn)行計算機數(shù)控、調(diào)節(jié)與觀察；可以優(yōu)化計算機數(shù)控的拋光軌跡，制作出高表面質(zhì)量的復(fù)雜的非球面幾何形狀；采用了先進(jìn)的導(dǎo)向與轉(zhuǎn)軸技術(shù)，可高速地進(jìn)行連續(xù)的軌跡拋光；各軸和旋轉(zhuǎn)軸都采用了高性能的數(shù)字式AC伺服傳動裝置；可基于圖形模式進(jìn)行優(yōu)化拋光的調(diào)整等特性。 n>7aZ 1Qa
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該拋光機的主要技術(shù)規(guī)格如下：可加工工件的尺寸：最大直徑為150mm，半徑為10mm的平面；軸數(shù)3軸（X，Z，B）；X、Z軸的推進(jìn)（進(jìn)刀）速度為0.01～5000mm/min；X、Z軸位置往返精度為±0.001mm；B軸的推進(jìn)（進(jìn)刀）速度）0.01～430°/min；B軸的位置往返精度為±4"；連接機構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸25×42mm；主軸轉(zhuǎn)速度為50～2500轉(zhuǎn)/min；工件軸轉(zhuǎn)速為25～1500轉(zhuǎn)/min；拋光機外形尺寸1150×1900×1220mm；車床質(zhì)量1000kg。
