Gelişmiş optik işleme teknolojisinin gelişimi ve mevcut durumunun analizi

Şimdi neredeyse tüm askeri silah sistemlerinin çeşitli fotoelektrik sensör cihazlarıyla donatıldığını bulmak zor değil ve bu fotoelektrik sensör cihazlarında, az çok çeşitli optik bileşen stilleri kullanılıyor. ABD Ordusu tarafından yapılan bir araştırma raporunun materyallerinden, 1980'den 1990'a kadar ABD askeri lazer ve kızılötesi termal görüntüleme ürünlerinin, 635.900 adet küresel optik parçanın kullanılmadığı 1.147.700 parça çeşitli optik parça gerektirdiğini biliyoruz. 234.600 küresel optik parça, 181.000 düz optik parça ve 96.200 çok yüzlü tarama aynası vardır. M1 tankını örnek olarak alın. Yaklaşık 90 lens, 30 prizma ve çeşitli aynalar, pencereler ve lazer bileşenleri kullanır. Başka bir örnek, 9 asferik optik parça ve 2 küresel optik parça kullanan küçük bir AN / AVS-6 pilot gece görüş gözlüğüdür.

1970'lerden beri, kızılötesi termal görüntüleme ve yüksek enerjili lazerlerin temsil ettiği askeri optik teknoloji hızla gelişti. Askeri optik sistemler sadece iyi görüntü kalitesi değil, aynı zamanda küçük boyut, hafiflik ve basit yapı gerektirir. Bu, optik işleme endüstrisi için zorlu bir testtir. Zamanın gelişimine ayak uydurmak ve yüksek kaliteli optik görüntüleme sistemleri tasarlamak ve üretmek için, optik parça işleme endüstrisi 1970'lerde büyük ölçekli teknolojik devrim ve yenilik faaliyetleri gerçekleştirmiş ve birçok yeni optik parça işlemeyi araştırmış ve geliştirmiştir. asferik yüzeyler gibi yöntemler. Optik parçaların işlenme yöntemi. Son 10 yılda, yeni optik parça işleme teknolojisi daha da geliştirildi ve popüler hale getirildi. Şu anda, yurtdışında yaygın olarak kullanılan optik parça işleme teknolojileri başlıca şunları içerir:

Bilgisayar sayısal kontrol tek noktalı elmas tornalama teknolojisi, optik cam mercek kalıplama teknolojisi, optik plastik kalıplama teknolojisi, bilgisayar sayısal kontrollü taşlama ve parlatma teknolojisi, epoksi reçine çoğaltma teknolojisi, elektroforming teknolojisi ... ve geleneksel taşlama ve parlatma teknolojisi.

2. Bilgisayar sayısal kontrol tek noktalı elmas tornalama teknolojisi

Bilgisayar sayısal kontrollü tek noktalı elmas tornalama teknolojisi, ilk olarak 1960'larda ABD Ulusal Savunma Araştırma Enstitüsü tarafından geliştirilen ve 1980'lerde tanıtılan ve uygulanan bir asferik optik parça işleme teknolojisidir. Ultra hassas CNC torna tezgahlarında doğal tek kristal elmas aletler kullanır. Takım tezgahının ve işleme ortamının hassas kontrolü altında, optik kalite gereksinimlerini karşılayan asferik optik parçaları işlemek için tek noktadan tornalama yapmak için doğrudan elmas araçları kullanır. Bu teknoloji temel olarak küçük ve orta büyüklükteki kızılötesi kristalleri ve metal malzemelerin optik parçalarını işlemek için kullanılır. Özellikleri yüksek üretim verimliliği, yüksek işleme doğruluğu, iyi tekrarlanabilirlik, seri üretime uygun ve işleme maliyetleri geleneksel işleme teknolojilerinden önemli ölçüde daha düşüktür. Bu elmas tornalama teknolojisi ile işlenen 120 mm'den daha küçük çaplı optik parçaların yüzey doğruluğu 1/2 ～ 1 l'dir ve yüzey pürüzlülüğünün ortalama karekök değeri 0,02 ～ 0,06 mm'dir.

Şu anda elmas tornalama teknolojisi ile işlenebilen malzemeler şunlardır: demir dışı metaller, germanyum, plastikler, kızılötesi optik kristaller (cıva kadmiyum tellürür, kadmiyum antimonür, polisilikon, çinko sülfür, çinko selenit, sodyum klorür, potasyum klorür, klorür) Stronsiyum, magnezyum florür, kalsiyum florür, lityum niyobat, KDK kristali) elektriksiz nikel, berilyum bakır, germanyum bazlı kalkojenit cam, vb. Yukarıdaki malzemeler, optik yüzey kalitesi gereksinimlerini doğrudan karşılayabilir. Bu teknoloji aynı zamanda cam, titanyum, tungsten ve diğer malzemeleri de işleyebilir, ancak şu anda optik yüzey kalitesi gereksinimlerini doğrudan karşılayamaz ve daha fazla taşlama ve parlatma gerektirir.

Küresel ve asferik optik parçaların doğrudan işlenmesine ek olarak, bilgisayarlı sayısal kontrol tek noktalı elmas tornalama teknolojisi, cam kalıplama kalıpları, kopya kalıpları ve optik plastikler gibi kalıpları ve optik parça gövdelerini oluşturan çeşitli optik parçaları işlemek için de kullanılabilir. Epoksi optik parçaların işlenmesi ve kopyalanması için enjeksiyon kalıplama kalıbı ve makine gövdesi. Bu teknoloji, yüksek hassasiyetli asferik optik parçaları işlemek için iyon ışını parlatma teknolojisi ile birleştirilmiştir; Sert karbon kaplama işlemi ve epoksi reçine çoğaltma teknolojisi ile birleştirildiğinde, nispeten ucuz hassas asferik aynalar ve lensler üretebilir. Elmas torna tezgahına taşlama aksesuarları eklenirse veya seramik aletler kullanılırsa, hassas fikstürler takılır ve -100 ° C'lik düşük sıcaklıkta elmas kesim yapılırsa, bu teknolojinin uygulama aralığı daha da genişleyecektir. Şu anda, Arizona Üniversitesi Optik Merkezi bu teknolojiyi geleneksel manuel işleme teknolojisinin yerini almak için kullandı, ancak cam optik parçaları işlerken, kalite gereksinimlerini karşılayan bir optik aynaya doğrudan topraklanamaz ve esnek cilalama hala devam etmektedir. gereklidir.

Optik parçaların tek noktadan elmas tornalamasının teknik ve ekonomik etkileri çok açıktır. Örneğin, 100 mm çapında 90 ° eksen dışı parabolik aynayı işlerken, geleneksel taşlama ve cilalama işlemi kullanılırsa, yüzey doğruluğu 3 mm'ye (5 l) kadar çıkabilir ve işlem süresi 12 Ayda bir sürer. her bir parabolik aynanın işlem maliyeti 50.000 ABD dolarıdır.

Elmas tornalama yöntemi ile 3 haftada tamamlanabilir, işlem maliyeti sadece 4 bin ABD dolarıdır ve yüzey hassasiyeti 0.6μm (1λ) 'ya ulaşabilir. Birleşik Devletler'den Honeywell, AN / AAD-5 kızılötesi keşif cihazının dört yüzlü tarama aynasını işlemek için bu teknolojiyi kullandı. Döner aynanın her iki tarafının boyutu 88,9 \ '' 203,2 mm'dir, her bir tarafın düzlüğünün 1/2 olması gerekir ve açısal doğruluk 90 ° ± 42'dir. Bir torna tezgahı ile 124 taramalı döner ayna 15 ayda işlendi ve kalite tasarım teknik gereksinimlerini karşıladı. Her bir dönen ayna, geleneksel işleme yöntemleriyle işlemeye kıyasla 2.770 ABD doları tasarruf sağlar. Honeywell, bu işlemi 200 adet dört yüzlü dönen ayna üretmek için kullandı ve toplamda yaklaşık 900.000 ABD doları tasarruf sağladı. Buna ek olarak, AN / AAD-5 kızılötesi keşif cihazı için 100.000 uçak aynası işlendi ve 10 milyon ABD dolarından fazla tasarruf sağlandı. 1980'den 1990'a kadar olan 10 yıl boyunca, uçak (50 \'' 50mm), polihedron (çap 90mm), küresel yüzey (çap 100mm) dahil olmak üzere 4 çeşit askeri optik parçanın işleme maliyeti ve asferik yüzey (çap 125 mm), muhafazakar bir ekonomiye dayanıyordu. Hesaplama sonuçlarına göre ABD Savunma Bakanlığı toplamda yaklaşık 400 milyon ABD doları tasarruf etti.