一種硒化鋅鏡片的超精密車削工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明一種用于硒化鋅鏡片的恒定微夾角超精密車削工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]硒化鋅晶體(SeZn)是一種黃色透明的多晶材料，在光學(xué)上表現(xiàn)為各向同性，具有優(yōu)異的物理與化學(xué)性質(zhì)，可用于制造藍(lán)光半導(dǎo)體激光器、光探測器件、非線性光學(xué)器件、波導(dǎo)調(diào)制器等。同時(shí)，作為優(yōu)秀的紅外材料，在0.5-22 μ m透光范圍內(nèi)有良好的透射性能，基本覆蓋可見一紅外波段范圍，是一種全天候光學(xué)裝置的優(yōu)良材料。特別在10.6μπι處有極好的透過率，更是紅外透鏡、激光窗口、紅外熱像儀和高功率C02激光器系統(tǒng)中光學(xué)器件的首選材料。
[0003]它可用來制作全反射鏡、半反射鏡、擴(kuò)束鏡、平場透鏡、中紅外鏡片、遠(yuǎn)紅外大小功率激光器上各種平凸透鏡、凸凹月牙切割透鏡、鍍金反射鏡、圓偏振鏡、擴(kuò)束鏡、平場透鏡等多種光學(xué)零件，廣泛應(yīng)用于激光、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)和紅外夜視等領(lǐng)域中。
[0004]由于硒化鋅晶體材質(zhì)較軟、易產(chǎn)生劃痕，而且材料折射率較大，在其表面需要鍍制高硬度減反射膜來加以保護(hù)并獲得較高的透過率，特別在用做高功率激光器件時(shí)，需要嚴(yán)格控制材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，并要求納米級(jí)的表面粗糙度和極低的亞表面損傷。這對(duì)硒化鋅晶體材料的表面加工技術(shù)提出很高的要求，一般采用最小破壞程度的拋光技術(shù)。
[0005]對(duì)于普通的平面、球面等形狀的硒化鋅光學(xué)元件來說，通過傳統(tǒng)的磨削和研拋技術(shù)就能夠保證其表面粗糙度和形狀精度的要求。但隨著光電信息技術(shù)和紅外成像技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種高附加值的光電產(chǎn)品，已經(jīng)轉(zhuǎn)向各種復(fù)雜的光學(xué)曲面，譬如非球面、非回轉(zhuǎn)對(duì)稱的自由曲面等，這些光學(xué)元件除了繼承高要求的表面光潔度外，對(duì)形狀精度也提出了嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的研拋工藝和技術(shù)則很難實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的光學(xué)元件加工，特別是形狀精度的要求。因此，需要采用新的加工技術(shù)來突破工藝瓶頸。
[0006]在眾多超精密加工技術(shù)中，超精密金剛石車削技術(shù)可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)曲面和有特殊要求光學(xué)零件的加工，能獲得納米級(jí)別的表面粗糙度和亞微米級(jí)別的形狀精度，特別針對(duì)光學(xué)紅外晶體和激光電子晶體材料。硒化鋅晶體脆性大、硬度低，采用金剛石車削技術(shù)加工復(fù)雜曲面時(shí)，雖然能夠保證形狀精度的要求，但由于硒化鋅晶體的高脆性，在車削過程中材料表層很容易發(fā)生破碎和崩裂，并造成嚴(yán)重的亞表面損傷，表面粗糙度較難控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:
[0008]提出一種恒定微夾角金剛石車削工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)平面和不同曲面形狀的硒化鋅鏡片的超精密加工。與傳統(tǒng)的單點(diǎn)金剛石車削工藝相比，相同的加工參數(shù)下，采用新工藝所獲得的表面粗糙度要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)金剛石車削后的結(jié)果，與精細(xì)拋光后的效果相近，材料表面破損現(xiàn)象大為降低。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，刀具選用V型的小圓弧刃的金剛石車刀，工件始終保持V型金剛石車刀一側(cè)的切削刃與過工件表面切削點(diǎn)的切線，這兩者之間的夾角為固定值，并且夾角值小于2度，針對(duì)平面和曲面分別通過X、Z兩軸聯(lián)動(dòng)和X、Z、B三軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的加工。
[0010]以下結(jié)合圖1所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的恒定微夾角金剛石車削工藝做出進(jìn)一步說明。
[0011]本發(fā)明工藝的工作過程是，以曲面加工為例，參見圖1。刀具I選用V型的小圓弧刃的金剛石車刀，圓弧刃半徑小于等于0.1mm,刀具前角為O度。工件2繞Hi軸為回轉(zhuǎn)中心以角速度Oi旋轉(zhuǎn)，通過B軸的旋轉(zhuǎn)控制，始終保持V型金剛石車刀I 一側(cè)的切削刃與過工件2表面切削點(diǎn)的切線，這兩者之間的夾角k為固定值，并且夾角值小于I度，這樣通過X、Z、B三軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)曲面的加工。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)原理是采用恒定微夾角金剛石車削時(shí)，與傳統(tǒng)的單點(diǎn)金剛石車削相t匕，在相同的進(jìn)給和切削深度情況下，未變形切屑厚度會(huì)更小，特別針對(duì)例如硒化鋅晶體這類脆性較高的材料，可以盡量保證整個(gè)切削過程都在塑性切削模式下進(jìn)行。這樣可以提高工件被加工面的表面完整性，減少切削過程中材料表面的破損現(xiàn)象，更能降低亞表面損傷，達(dá)到獲得光學(xué)級(jí)的表面光潔度的目的。
[0013]上述有關(guān)發(fā)明的簡單說明以及后面的詳細(xì)說明僅為較佳的實(shí)施例，并非限制。其他不脫離本發(fā)明的精神的等效改變或替換均應(yīng)包含在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
[0014]由上可知，相同的加工參數(shù)下，采用新工藝所獲得的表面粗糙度要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)金剛石車削后的結(jié)果，與精細(xì)拋光后的效果相近，材料表面破損現(xiàn)象大為降低。并且通過實(shí)驗(yàn)表明，恒定微夾角金剛石車削工藝能更好的應(yīng)用于硒化鋅鏡片的超精密加工。
【附圖說明】
[0015]為了讓本發(fā)明上述的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加明顯易懂，下文特舉一較佳的實(shí)例并配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]圖1是本發(fā)明工藝針對(duì)曲面工件的加工原理圖。
[0017]在圖1中:
[0018]1-V型金剛石車刀，2-曲面工件。
[0019]圖2是本發(fā)明工藝的硒化鋅平面和非球面鏡片的實(shí)際加工過程。
[0020]1-硒化鋅平面鏡片，2-V型金剛石車刀，3-硒化鋅非球面鏡片。
[0021]圖3是本發(fā)明工藝加工完成后硒化鋅平面和非球面鏡片的外觀圖。
[0022]1-硒化鋅平面鏡片，2-硒化鋅非球面鏡片。
[0023]圖4是本發(fā)明工藝與傳統(tǒng)單點(diǎn)金剛石車削工藝在相同加工條件下，加工完成后的對(duì)比微觀圖，放大倍數(shù)200倍。
[0024]1-傳統(tǒng)單點(diǎn)金剛石車削工藝，2-本發(fā)明工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在此必須說明的是以下描述的結(jié)構(gòu)并不包含完整的制程。本發(fā)明可以藉助各種制程技術(shù)來實(shí)施，在此僅提及了解本發(fā)明所需的制程與結(jié)構(gòu)。以下將根據(jù)本發(fā)明所附圖示進(jìn)行詳細(xì)的說明，請(qǐng)注意圖示均為簡單的形式且未依照比例描繪，而尺寸均被夸大以利于了解本發(fā)明。參見圖2。
[0026]在采用本發(fā)明工藝的加工過程中，車刀2選用V型的小圓弧刃的金剛石車刀，刀具圓弧刃半徑0.1mm。平面硒化鋅鏡片I和非球面硒化鋅鏡片3繞工件軸為回轉(zhuǎn)中心以一定角速度旋轉(zhuǎn)，分別通過X、Z兩軸聯(lián)動(dòng)和X、Z、B三軸聯(lián)動(dòng)始終保持V型金剛石車刀2 —側(cè)的切削刃與過平面硒化鋅鏡片I和非球面硒化鋅鏡片3表面切削點(diǎn)的切線，這兩者之間的夾角k為固定值，并且夾角值小于I度，實(shí)現(xiàn)超精密加工。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于硒化鋅鏡片的超精密車削工藝，其特征是，車刀選用V型小圓弧刃的金剛石車刀，硒化鋅鏡片繞工件軸為回轉(zhuǎn)中心以一定角速度旋轉(zhuǎn)；對(duì)平面硒化鋅鏡片，通過X、Z兩軸聯(lián)動(dòng)，并始終保持參與切削的V型金剛石車刀一側(cè)的直線切削刃與過平面硒化鋅鏡片表面切削點(diǎn)的切線，這兩者之間的夾角為恒定微夾角，實(shí)現(xiàn)超精密加工；對(duì)回轉(zhuǎn)對(duì)稱曲面硒化鋅鏡片，通過X、Z、B三軸聯(lián)動(dòng)，并始終保持參與切削的V型金剛石車刀一側(cè)的直線切削刃與過平面硒化鋅鏡片表面切削點(diǎn)的切線，這兩者之間的夾角為恒定微夾角，實(shí)現(xiàn)超精密加工。
2.所選用V型小圓弧刃的金剛石車刀圓弧刃半徑小于等于0.1mm，刀具前角為O度。
3.參與切削的V型金剛石車刀一側(cè)的直線切削刃與過平面硒化鋅鏡片表面切削點(diǎn)的切線，這兩者之間的夾角為恒定微夾角，且夾角值小于等于2度。
【專利摘要】一種用于硒化鋅鏡片的恒定微夾角超精密車削工藝，車刀選用V型小圓弧刃的金剛石車刀。加工時(shí)工件繞工件軸為回轉(zhuǎn)中心以一定角速度旋轉(zhuǎn)，且工件始終保持V型金剛石車刀一側(cè)的切削刃與過工件表面切削點(diǎn)的切線，這兩者之間的夾角為固定值，并且夾角值小于2度，針對(duì)平面和曲面分別通過X、Z兩軸聯(lián)動(dòng)和X、Z、B三軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的加工。相同的加工參數(shù)下，采用新工藝所獲得的表面粗糙度要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)金剛石車削后的結(jié)果，與精細(xì)拋光后的效果相近，材料表面破損現(xiàn)象大為降低。并且通過實(shí)驗(yàn)表明，恒定微夾角金剛石車削工藝能更好的應(yīng)用于硒化鋅鏡片的超精密加工。
【IPC分類】B23B1-00
【公開號(hào)】CN104607658
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310544473
【發(fā)明人】王宇, 袁鈺平, 袁紅君, 朱勇建
【申請(qǐng)人】丹陽華恩光學(xué)鏡片有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2013年11月5日