非球面光學(xué)零件廣泛應(yīng)用于航空機載設(shè)備(雷達(dá)測距儀)、衛(wèi)星(先進(jìn)的光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)、高分辨率的電視攝像系統(tǒng)、高靈敏度的紅外傳感系統(tǒng))、激光制導(dǎo)、紅外探測等領(lǐng)域，同時在民用光電產(chǎn)品上的應(yīng)用更為廣泛。

1、非球面光學(xué)零件的延性方式磨削技術(shù)

1.1.延性方式磨削技術(shù)

最近，短波長光學(xué)，特別是 x射線光學(xué)領(lǐng)域中的研究活動表明， x射線領(lǐng)域的光學(xué)元件多采用非球面，并要求零件的形狀精度達(dá)到納米級，表面粗糙度達(dá)到埃級，而且越來越多的使用硬脆性材料。這些零件的傳統(tǒng)加工方法是磨削加工后，經(jīng)過研磨、拋光工序，精加工成所需零件，這種方法的生產(chǎn)效率低，加工周期長，不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。作為光學(xué)零件的加工，一方面要求精度高，加工表面超光滑，另一方面又要求加工表面沒有加工變質(zhì)層。在這種需求下，就產(chǎn)生了硬脆材料的延性方式磨削，成為超精密加工的一個熱點。

在一定的控制條件下，可使用單點或多點金剛石工具(磨削)加工諸

如玻璃和陶瓷一類的脆性材料，因材料是塑性流動方式去除的，得到?jīng)]有裂紋的加工表面，因此稱這一工藝過程為“延性(塑性)”或“剪切”方式磨削。

當(dāng)每個砂輪磨粒切除的材料體積小到足以塑性流動而不產(chǎn)生脆性斷裂即產(chǎn)生裂紋時，就實現(xiàn)了延性方式“無損傷”磨削。實際上，這就意味著要保證未變形切削厚度小于脆性一一延性轉(zhuǎn)換臨界值，這個臨界值因材料不同而變化，但約為 o．1μm。因此實現(xiàn)延性方式磨削的主要因素是機床系統(tǒng)精度和工具與工件之間的動態(tài)剛度，具體條件為：

1).微細(xì)磨粒砂輪的高精密“修整”和“修銳”以保證砂輪足夠鋒利2)設(shè)計和制造出高動態(tài)剛度的主軸，主軸的運動誤差(徑向和軸向)

必須小于0．1 μm；3)設(shè)計和制造出高動態(tài)剛度的導(dǎo)軌，其運動誤差(線性和回轉(zhuǎn))必須小于0．1μm；4)光滑、無噪聲、高剛度伺服驅(qū)動控制形成切削的運動。

根據(jù)經(jīng)驗，一個不小于300n／μ m(靜態(tài))的機床閉環(huán)剛度(在工具和工件之間)是必需的，為滿足上述條件，除上面介紹的主軸和導(dǎo)軌滿足上述條件外，還必須研制出高精度、高剛度的砂輪主軸，同時還須要研制出高效的砂輪修整裝置。另外熱、振源的減少及其隔離以及能動控制，納米級測量和控制系統(tǒng)，工件材質(zhì)的選定，工件保持等外圍技術(shù)的問題的解決，也是支承廷性方式磨削加工技術(shù)的重要問題。

英國 cranfield大學(xué)的精密工程研究所(cupe)己研制成功超精密三

軸 cnc磨床，并能對一些先進(jìn)工程陶瓷和一小范圍玻璃材料進(jìn)行延性方式磨削。日本學(xué)者宮下等人通過帶有微量進(jìn)給的立式平面磨床磨削水晶，工件的表面粗糙度達(dá)到了 p—v2nm，日本學(xué)者難波等人通過具有零膨脹的玻璃陶瓷主軸的精密平面磨床磨削光學(xué)玻璃 nbfl，工件的表面粗糙度達(dá)到了rmax5nm，以前只能靠研磨和拋光才能加工出來的零件，現(xiàn)在用延性方式磨削也能加工；

1.2.應(yīng)用了延性方式磨削技術(shù)的非球面光學(xué)零件的超精密加工機床