[发明专利]塑料非球面镜片的超精密加工方法

说明书

本发明涉及塑料非球面镜片的超精密加工方法，包括如下步骤：1)坯料选择：2)第一面粗车及车边、3)第一面精车、4)翻面上夹、5)第二面粗车及车边、6)第二面精车。本发明的方法能根据需要制备出超精密的塑料非球面镜片，而且制备方法简单，效率和成品率高。

技术领域

本发明涉及塑料非球面镜片的超精密加工方法。

背景技术

在光学系统中，非球面可以消除球面镜片在光路中产生的球差、慧差、像散、场曲和畸变等不利影响，而且能减少光学镜片数量，减少光强损失，从而获得更高质量的成像效果和更高品质的光学性能。

在光学系统中常用的非球面镜片通常由光学玻璃或光学塑料组成，光学塑料具有和光学玻璃类似的高透明特性，但其价格更低，而且其低熔点特性容易成型，因此一般采用模压的方法进行大批量生产。

塑料非球面镜片模压成型是将加热为流体的光学塑料注射到超高精度的非球面模具中，在加热加压条件下成型。为复制成型高精度塑料非球面镜片，对非球面模具的要求就很高，因此非球面模具的价格非常昂贵，这对于大批量生产可能不是问题，但对于小批量加工或是打样，则是很大的负担；而采用单点金刚石刀具直接车削加工少量塑料非球面镜片则是一种经济实惠方法。

通常红外硅锗材料非球面镜片车削需要用铣磨等工艺预先加工出非球面的最佳拟合半径球面，然后定心磨边后才进行加工非球面。而塑料镜片因材料特殊，若采用类似的工艺流程加工，则效率和成品率不高。

发明内容

本发明提供塑料非球面镜片的超精密加工方法，本发明的方法能根据需要制备出超精密的塑料非球面镜片，而且制备方法简单，效率和成品率高。

本发明通过以下技术方案实现：

塑料非球面镜片的超精密加工方法，包括如下步骤：

1)坯料选择：

选择至少一侧端面是光面的圆片作为坯料；

2)第一面粗车及车边：将坯料的光面作为内表面吸附在超精密单点金刚石车床工作台的吸盘上，使用杠杆万分表测量坯料外径用来调整坯料和工作台的吸盘的同轴度在5μm以内；然后使用单点金刚石刀具对坯料未被吸附的另一侧端面和紧挨该端面的部分外圆周面进行粗车车削，得到第一球面轮廓和粗车过的第一外圆周面，车削时的主要工艺参数：主轴转速2000-4000转/分钟，切削量0.01-0.1mm/次，进给量5-20mm/分钟；

3)第一面精车：将步骤2)得到的第一球面轮廓及粗车过的第一外圆周面用单点金刚石刀具精车去除第一球面轮廓的外表面层，使球面轮廓的外表面层至坯料的吸附表面的厚度的去除量在0.005-0.02mm之间，精车时的主要工艺参数：主轴转速2500-3500转/分钟，切削量0.005-0.015mm/次，进给量1-5mm/分钟；

4)翻面上夹：将经步骤3)第一面精车后的镜片取出并将车削出的第一球面轮廓夹到抱夹工装上，然后将抱夹工装吸附在超精密单点金刚石车床工作台的吸盘上，使用杠杆万分表测量坯料外径用来调整坯料和工作台的吸盘的同轴度在1μm以内；

5)第二面粗车及车边：在超精密单点金刚石车床输入所述的塑料非球面镜片的光面的待加工非球面参数及外周壁外径参数，然后利用单点金刚石刀具对坯料的光面和紧挨该光面的剩余未车削外圆周面进行粗车车削，得到非球面轮廓及第二外圆周面，粗车时的主要工艺参数：主轴转速2000-4000转/分钟，切削量0.01-0.1mm/次，进给量5-20mm/分钟；

6)第二面精车：将经步骤5)得到的非球面轮廓及第二外圆周面用单点金刚石刀具精车去除非球面轮廓的外表面层，并使非球面轮廓的外表面层至另一球面轮廓表面的厚度去除量在0.005-0.02mm之间，精车主要工艺参数：主轴转速2500-3500转/分钟，切削量0.005-0.015mm/次，进给量1-5mm/分钟。