A fejlett optikai feldolgozási technológia fejlődésének és jelenlegi helyzetének elemzése

Most nem nehéz megállapítani, hogy szinte az összes katonai fegyverrendszer különféle fotoelektromos érzékelő eszközökkel van felszerelve, és ezekben a fotoelektromos érzékelő eszközökben többé-kevésbé különféle stílusú optikai alkatrészeket használnak. Az amerikai hadsereg által készített felmérési jelentés anyagaiból tudjuk, hogy 1980 és 1990 között az amerikai katonai lézer- és infravörös hőkamerákhoz 1 147 700 darab különféle optikai alkatrészre volt szükség, ebből 635 900 darab gömb alakú optikai alkatrészt nem használtak fel. 234 600 gömb alakú optikai alkatrész, 181 000 lapos optikai alkatrész és 96 200 sokszögletű tükör található. Vegyük példának az M1 tartályt. Körülbelül 90 lencsét, 30 prizmát és különféle tükröket, ablakokat és lézerkomponenseket használ. Egy másik példa egy kis AN / AVS-6 kísérleti éjszakai látószemüveg, amely 9 aszférikus optikai és 2 gömb alakú optikai alkatrészt használ.

Az 1970-es évek óta gyorsan fejlődött az infravörös hőkamerák és a nagy energiájú lézerek által képviselt katonai optikai technológia. A katonai optikai rendszerek nemcsak jó képminőséget igényelnek, hanem kis méretet, könnyű súlyt és egyszerű szerkezetet is. Ez egy súlyos teszt az optikai feldolgozóipar számára. Annak érdekében, hogy lépést tudjon tartani az idők fejlődésével, és kiváló minőségű optikai képalkotó rendszereket tervezzen és állítson elő, az optikai alkatrész-feldolgozó ipar az 1970-es években nagyszabású technológiai forradalmat és innovációs tevékenységet folytatott, és számos új optikai alkatrész-feldolgozást kutatott és fejlesztett ki. módszerek, például aszférikus felületek. Az optikai alkatrészek feldolgozási módszere. Az elmúlt 10 évben az új optikai alkatrész-feldolgozási technológiát tovább népszerűsítették és népszerűsítették. Jelenleg a külföldön általánosan alkalmazott optikai alkatrész-feldolgozási technológiák főként:

Számítógépes numerikus vezérlésű egypontos gyémánt esztergálási technológia, optikai üveglencsék formázási technológiája, optikai műanyag formázási technológiája, számítógépes numerikus vezérlésű csiszolási és fényezési technológiája, epoxigyanta replikációs technológiája, elektroformázási technológiája ... és a hagyományos csiszolási és polírozási technológia.

2. Számítógépes numerikus vezérlésű egypontos gyémánt esztergálási technológia

A számítógépes numerikus vezérlésű egypontos gyémánt esztergálási technológia aszférikus optikai alkatrész-feldolgozási technológia, amelyet az Egyesült Államok Nemzetvédelmi Kutató Intézete fejlesztett ki először az 1960-as években, és amelyet az 1980-as években népszerűsítettek és alkalmaztak. Természetes egykristályos gyémánt szerszámokat használ az ultrapontos CNC esztergákon. A szerszámgép és a feldolgozási környezet pontos irányítása alatt közvetlenül a gyémánt szerszámokat használja az egypontos esztergáláshoz az aszférikus optikai alkatrészek feldolgozásához, amelyek megfelelnek az optikai minőségi követelményeknek. Ezt a technológiát főleg kis és közepes méretű infravörös kristályok és fémanyagok optikai alkatrészeinek feldolgozására használják. Jellemzői: magas gyártási hatékonyság, nagy feldolgozási pontosság, jó ismételhetőség, alkalmas tömeggyártásra, és a feldolgozási költségek lényegesen alacsonyabbak, mint a hagyományos feldolgozási technológiák. A gyémánt esztergálási technológiával feldolgozott, 120 mm-nél kisebb átmérőjű optikai alkatrészek felületi pontossága 1/2 / 1 l, a felületi érdesség négyzetértékének középértéke pedig 0,02 × 0,06 mm.

Jelenleg a gyémánt esztergálási technológiával feldolgozható anyagok: színesfémek, germánium, műanyagok, infravörös optikai kristályok (higany kadmium-tellurid, kadmium-antimonid, poliszilícium, cink-szulfid, cink-szelenid, nátrium-klorid, kálium-klorid, klorid Stroncium, magnézium-fluorid, kalcium-fluorid, lítium-niobát, KDK kristály) elektrolit nélküli nikkel, berillium-réz, germánium-alapú kalkogenid üveg stb. A fenti anyagok közvetlenül megfelelhetnek az optikai felület minőségének követelményeinek. Ezzel a technológiával üveg, titán, volfrám és más anyagok is feldolgozhatók, de jelenleg nem képes közvetlenül megfelelni az optikai felület minőségének követelményeinek, és további csiszolást és polírozást igényel.

A gömb alakú és aszférikus optikai alkatrészek közvetlen feldolgozása mellett számítógépes numerikus vezérlésű egypontos gyémánt esztergálási technológia is alkalmazható különféle optikai alkatrészeket formáló öntőformák és optikai alkatrész testek feldolgozására, például üvegformázó öntőformák, másolóformák és optikai műanyagok feldolgozására. Fröccsöntő forma és géptest epoxi optikai alkatrészek stb. Feldolgozásához és replikálásához. Ezt a technológiát ionnyaláb-polírozó technológiával kombinálják a nagy pontosságú aszférikus optikai alkatrészek feldolgozásához; kemény szén bevonási eljárással és epoxigyanta replikációs technológiával kombinálva viszonylag olcsó precíziós aszférikus tükröket és lencséket tud előállítani. Ha a gyémánt esztergához csiszoló tartozékokat adnak, vagy kerámia szerszámokat használnak, precíziós szerelvényeket telepítenek, és a gyémánt vágást alacsony -100 ° C hőmérsékleten hajtják végre, akkor ennek a technológiának az alkalmazási területe tovább bővül. Jelenleg az Arizonai Egyetem Optikai Központja ezt a technológiát használta a hagyományos kézi feldolgozási technológia helyettesítésére, de az üvegoptikai alkatrészek feldolgozásakor nem lehet közvetlenül őrölni a minőségi követelményeknek megfelelő optikai tükörbe, és a rugalmas polírozás továbbra is alkalmazható. kívánt.

Az optikai alkatrészek egypontos gyémántfordításának technikai és gazdasági hatása nagyon nyilvánvaló. Például egy 90 mm-es tengelyen kívüli 100 mm átmérőjű parabolatükör feldolgozásakor, ha a hagyományos csiszolási és polírozási eljárást alkalmazzák, a felületi pontosság elérheti a 3 mm-t (5 l) is, és a feldolgozási idő havonta 12 az egyes parabolikus tükrök feldolgozási költsége 50 000 USA dollár.

A gyémánt esztergálás módszerével 3 hét alatt elkészülhet, a feldolgozási költség mindössze 4 ezer dollár, a felületi pontosság pedig elérheti a 0,6μm (1λ) értéket. Az amerikai Honeywell ezt a technológiát használta az AN / AAD-5 infravörös felderítő eszköz tetraéderes pásztázó tükrének feldolgozásához. A forgótükör mindkét oldalának mérete 88,9 \ '' 203,2 mm, mindkét oldal síkjának 1/2-nek kell lennie, és a szögpontosság 90 ° ± 42. Esztergával 124 pásztázó tükröt dolgoztunk fel 15 hónap alatt, és a minőség megfelelt a tervezési műszaki követelményeknek. Minden forgó tükör 2770 USD-t takarít meg, összehasonlítva a hagyományos feldolgozási módszerekkel végzett feldolgozással. Honeywell ezt a folyamatot 200 tetraéderes forgótükör előállítására használta, és ezzel összesen közel 900 000 dollárt spórolt meg. Ezenkívül 100 000 repülőtükröt dolgoztak fel az AN / AAD-5 infravörös felderítő eszközhöz, több mint 10 millió amerikai dollár megtakarítással. Az 1980 és 1990 közötti tíz év során négyféle katonai optikai alkatrész, köztük sík (50 \'' 50 mm), poliéder (90 mm átmérő), gömb alakú felület (100 mm átmérő) és aszférikus felület (átmérője 125 mm) konzervatív gazdaságon alapult. A számítási eredmények szerint az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma összesen mintegy 400 millió dollárt spórolt meg.