金属非球面反射镜的加工和检测技术

金属反射镜是空间和军用红外光学系统中关键元件之一,分析了适用于空间光学系统反射镜的主要材料,指出了铝合金作为反射镜材料的优点与缺陷,介绍了用SPDT加工铝合金反射镜的方法,以及反射镜的镀膜和检测技术,并完成了口径为235 mm的铝合金非球面反射镜的加工,用Zygo干涉仪进行面形检测,其面形精度达到RMS 0.13λ （λ =632.8μm）,镀膜后用红外傅里叶光谱仪检测,在红外中波波段（3.7-4.8μm）反射率大于99%。

单点金刚石切削7050铝合金残余应力分析

为研究切削参数以及刀具前角对切削铝合金工件残余应力的影响以及探究合理的切削参数,通过ABAQUS软件建立三维和二维切削仿真模型,得到了径向进给速率、转速以及不同刀具前角对加工工件残余应力的影响规律。通过模拟结果发现,随着进给速率的增大,工件表面残余拉应力逐渐增大;随着转速的增大,工件表面的残余拉应力逐渐减小;随着刀具前角不断减小,产生的残余压应力逐渐增大。切削时产生的温度变化较小,在转速3000r/min、背吃刀量为25μm、刀具前角为-25°时产生的残余应力值较小。

大口径非球面铝反射镜三轴联动加工技术研究

为解决单点金刚石车削技术(single-point diamond turning,SPDT)应用于大口径大弦高非球面铝反射镜加工中遇到的车床导轨行程、工作台回转容积受限和加工质量较低的问题,针对φ682 mm口径、弦高220 mm的凹非球面铝反射镜加工,首先,提出基于SPDT的三轴联动加工方法,在两轴加工基础上加入旋转B轴进行协同加工,使得导轨行程和工作台回转容积能够满足加工需求。然后,设计专用笼状夹具,并通过有限元法研究支撑杆数量、杆径、上下连接板厚度参数对夹具-工件形变特征的影响,通过极差和方差分析研究不同因素对夹具-工件最大变形量影响的显著性,得到一组最佳夹具设计参数组合,即夹具支撑杆数量为24,杆径为22 mm,上下连接板厚度为25 mm。最后,将铝反射镜固定在优化后的笼状夹具上,通过三轴联动加工实现了对φ682 mm口径非球面铝反射镜的加工。对调刀件的检测结果表明:调刀件面形精度Pv值为0.6μm,表面粗糙度Ra约为10.1 nm,可认为φ682 mm口径非球面铝反射镜的面形精度和表面粗糙度均达到使用要求。本研究能够为同类大口径大弦高非球面反射镜的加工提供一定的理论基础和加工工艺技术参考。

ZnS晶体材料的结构、性质及其光学应用

ZnS晶体的结构和性能对ZnS的应用具有重要的研究价值和意义。作为一种宽带隙半导体,ZnS的晶体结构和类型是影响其光学特性的主要因素。α-ZnS和β-ZnS的光学性质具有很大的差异,β-ZnS光学各向同性,折射率与方向无关,能满足光学透过的应用需求。综述了ZnS块体材料的晶体结构、性能及其在红外光学中的应用。

光学微结构阵列的仿形飞切加工工艺研究

针对复杂表面光学零件难加工的问题,本文提出了一种在二轴机床上制备高精度金字塔型光学微结构方法。该方法涉及微结构成形原理、转动平台设计、路径规划及程序设计等。并应用自制平台,进行了光学微结构阵列的仿形飞切加工工艺研究,在高倍扫描电镜下,观察到较好的表面质量。研究表明:在二轴机床上可以实现金字塔形微结构的高精加工,对复杂表面零件摆脱对高端多轴机床的依赖具有重要意义。