Análise do desenvolvimento e status quo da tecnologia avançada de processamento óptico 1

Agora, não é difícil descobrir que quase todos os sistemas de armas militares são equipados com vários dispositivos sensores fotoelétricos e, nesses dispositivos sensores fotoelétricos, mais ou menos vários estilos de componentes ópticos são usados. A partir dos materiais de um relatório de pesquisa feito pelo Exército dos EUA, sabemos que, de 1980 a 1990, os produtos de imagem térmica infravermelha e laser militares dos EUA exigiram 1.147.700 peças de várias peças ópticas, das quais 635.900 peças de peças ópticas esféricas não foram usadas. Existem 234.600 peças óticas esféricas, 181.000 peças óticas planas e 96.200 espelhos de varredura poliédricos. Veja o tanque M1 como exemplo. Ele usa cerca de 90 lentes, 30 prismas e vários espelhos, janelas e componentes de laser. Outro exemplo são os óculos de visão noturna piloto AN / AVS-6 pequenos que usam 9 partes ópticas asféricas e 2 partes ópticas esféricas.

Desde a década de 1970, a tecnologia óptica militar representada por imagens térmicas infravermelhas e lasers de alta energia se desenvolveu rapidamente. Os sistemas ópticos militares exigem não apenas uma boa qualidade de imagem, mas também um tamanho pequeno, peso leve e estrutura simples. Este é um teste severo para a indústria de processamento óptico. A fim de acompanhar o desenvolvimento dos tempos e projetar e produzir sistemas de imagem óptica de alta qualidade, a indústria de processamento de peças ópticas realizou uma revolução tecnológica em grande escala e atividades de inovação na década de 1970, e pesquisou e desenvolveu muitos novos processamento de peças ópticas métodos, como superfícies asféricas. Método de processamento de peças ópticas. Nos últimos 10 anos, novas tecnologias de processamento óptico de peças foram promovidas e popularizadas. Atualmente, as tecnologias de processamento óptico de peças comumente usadas no exterior incluem principalmente:

Tecnologia de torneamento de diamante de ponto único de controle numérico computadorizado, tecnologia de moldagem de lente de vidro óptico, tecnologia de moldagem óptica de plástico, tecnologia de polimento e moagem de controle numérico computadorizado, tecnologia de replicação de resina epóxi, tecnologia de eletroformação ... e tecnologia tradicional de retificação e polimento.

2. Tecnologia de torneamento de diamante de ponto único de controle numérico de computador

A tecnologia de torneamento de diamante de ponto único de controle numérico computadorizado é uma tecnologia de processamento óptico asférico de peças que foi desenvolvida pela primeira vez pelo Instituto de Pesquisa de Defesa Nacional dos Estados Unidos na década de 1960 e promovida e aplicada na década de 1980. Ele usa ferramentas diamantadas de cristal único natural em tornos CNC de ultra-precisão. Sob o controle preciso da máquina-ferramenta e do ambiente de processamento, ele usa diretamente ferramentas diamantadas para torneamento de ponto único para processar peças ópticas asféricas que atendem aos requisitos de qualidade óptica. Essa tecnologia é usada principalmente para processar cristais infravermelhos de pequeno e médio porte e peças ópticas de materiais metálicos. Suas características são alta eficiência de produção, alta precisão de processamento, boa repetibilidade, adequado para produção em massa e os custos de processamento são significativamente mais baixos do que as tecnologias de processamento tradicionais. As peças ópticas com um diâmetro inferior a 120 mm processadas por esta tecnologia de torneamento de diamante têm uma precisão de superfície de 1/2 ～ 1l, e o valor médio quadrático da rugosidade da superfície é 0,02 ～ 0,06 mm.

Atualmente, os materiais que podem ser processados ​​pela tecnologia de torneamento de diamante são: metais não ferrosos, germânio, plásticos, cristais ópticos infravermelhos (telureto de cádmio de mercúrio, antimoneto de cádmio, polissilício, sulfeto de zinco, seleneto de zinco, cloreto de sódio, cloreto de potássio, cloreto Estrôncio, fluoreto de magnésio, fluoreto de cálcio, niobato de lítio, cristal KDK) níquel químico, cobre-berílio, vidro calcogeneto à base de germânio, etc. Os materiais acima podem atender diretamente aos requisitos de qualidade de superfície óptica. Esta tecnologia também pode processar vidro, titânio, tungstênio e outros materiais, mas no momento não pode atender diretamente aos requisitos de qualidade de superfície óptica e requer mais lixamento e polimento.

Além de processar diretamente peças ópticas esféricas e asféricas, a tecnologia de torneamento de diamante de ponto único de controle numérico computadorizado também pode ser usada para processar várias peças ópticas formando moldes e corpos de peças ópticas, como processamento de moldes de vidro, moldes de cópia e plásticos ópticos. Molde de moldagem por injeção e corpo da máquina para processamento e replicação de peças óticas de epóxi, etc. Esta tecnologia é combinada com a tecnologia de polimento por feixe de íons para processar peças óticas asféricas de alta precisão; combinado com processo de revestimento de carbono rígido e tecnologia de replicação de resina epóxi, pode produzir lentes e espelhos asféricos de precisão relativamente baratos. Se acessórios de retificação são adicionados ao torno de diamante ou ferramentas de cerâmica são usadas, acessórios de precisão são instalados e o corte de diamante é executado a uma temperatura baixa de -100 ° C, a faixa de aplicação desta tecnologia será expandida. No momento, o Centro Ótico da Universidade do Arizona tem usado essa tecnologia para substituir a tecnologia de processamento manual tradicional, mas ao processar peças ópticas de vidro, ela não pode ser diretamente polida em um espelho óptico que atenda aos requisitos de qualidade, e o polimento flexível ainda é requeridos.

Os efeitos técnicos e econômicos do torneamento de peças ópticas com diamante de ponta única são muito óbvios. Por exemplo, ao processar um espelho parabólico fora do eixo de 90 ° com um diâmetro de 100 mm, se o processo tradicional de lixamento e polimento for usado, a precisão da superfície pode chegar até 3 mm (5l), e o tempo de processamento leva 12 meses, o o custo de processamento de cada espelho parabólico é de 50.000 dólares americanos.

Usando o método de torneamento de diamante, ele pode ser concluído em 3 semanas, o custo de processamento é de apenas 4 mil dólares americanos e a precisão da superfície pode chegar a 0,6μm (1λ). A Honeywell dos Estados Unidos usou essa tecnologia para processar o espelho de varredura tetraédrico do dispositivo de reconhecimento infravermelho AN / AAD-5. O tamanho de cada lado do espelho giratório é 88,9 \ '' 203,2 mm, a planura de cada lado deve ser 1/2 e a precisão angular é 90 ° ± 42. Com um torno, 124 espelhos giratórios de digitalização foram processados ​​em 15 meses, e a qualidade atendeu aos requisitos técnicos do projeto. Cada espelho giratório economiza US $ 2.770 em comparação ao processamento com métodos de processamento tradicionais. A Honeywell usou esse processo para produzir 200 espelhos rotativos tetraédricos, economizando um total de quase 900.000 dólares americanos. Além disso, 100.000 espelhos de avião foram processados ​​para o dispositivo de reconhecimento infravermelho AN / AAD-5, economizando mais de 10 milhões de dólares americanos. Durante os 10 anos de 1980 a 1990, o custo de processamento de 4 tipos de peças ópticas militares, incluindo avião (50 \'' 50 mm), poliedro (diâmetro de 90 mm), superfície esférica (diâmetro de 100 mm) e superfície asférica (diâmetro 125mm), foi baseada em uma economia conservadora. De acordo com os resultados dos cálculos, o Departamento de Defesa dos EUA economizou um total de cerca de 400 milhões de dólares americanos.