国内外における非球面光学加工技術の開発
May 25, 2018
A：非球面光学部品の役割
非球面光学部品は非常に重要な光学部品です。 放物面鏡、双曲線鏡、楕円面鏡などが一般的に使用されている。 非球面光学コンポーネントは、球面光学の比類のないイメージング品質を達成することができます。 光学系の多くの収差を良好に補正し、画質を改善し、システム識別能力を向上させることができる。 1つまたは複数の非球面部品を複数の球面部品に置き換えて使用することができ、機器構造を簡素化し、コストを削減し、機器の重量を効果的に削減します。
軍用および民生用オプトエレクトロニクス製品への非球面光学部品の応用は、カメラレンズおよびビューファインダー、テレビカメラチューブ、ズームレンズ、映画再生レンズ、衛星赤外線望遠鏡、ビデオレコーダーレンズ、ビデオおよびオーディオ記録ディスクなどの広範なものである。 リーディングヘッド、バーコードリーディングヘッド、光ファイバ通信用ファイバコネクタ、医療機器など
II：海外の非球面部品の超精密加工技術の現状
1980年代以来、コンピュータ数値制御1点ダイヤモンド旋削技術、コンピュータ数値制御研削技術、コンピュータ数値制御イオンビームフォーミング技術、コンピュータ数値制御超高精度加工技術をはじめとする、これらの加工方法は、基本的に、様々な非球面ミラーの加工に存在する問題を解決した。 最初の4つの方法は数値制御技術を使用しています。 それらはすべて、高い加工精度と高い効率を持ち、大量生産に適しています。
非球面部品が機械加工されるとき、機械加工される部品の材料、形状、精度、およびボア直径などの要因が考慮される。 銅やアルミニウムなどの軟質材料の場合、超仕上げ加工はシングルポイントダイヤモンドカット（SPDT）を使用して実行できます。 あるいは、プラスチックなどでは現在、金型の最初の超精密加工を使用し、成形方法を使用して非球面部品を製造しています。 他の高硬度脆性材料では、主に超精密研削、超精密研削、研磨などがあります。 追加処理されました。 また、イオンビーム研磨などの非球面部品の特殊加工技術もあります。
多くの外資系企業は、超精密の旋削、研削、研削、研磨プロセスを統合しており、ランプPneumo社のNanoform300、CUPE、AHN60-3D、日本のULPが開発したNanocentreなどNanoform300、Nanoform250などの超精密複合加工システムを開発しました。 100A（H）は複合処理機能を持つため、非球面部分の加工をより柔軟にすることができます。
III：中国の非球面部品の超精密加工技術の現状
中国は1980年代初頭から超精密加工技術の研究を開始した。これは20年にわたって外国に比べて遅れている。 近年、北京工作機械、中国航空精密機械研究所、ハルビン工科大学、長春光学研究所、中国科学アカデミー応用光学研究所。
この超精密加工技術の研究をより一層進展させるために、防衛科学技術産業省は、1995年に中国航空精密機械研究所で超精密加工技術研究のための中国初の重要実験室を初めて設立しました。
4：非球面部品超精密加工技術
1972年に米国のUnionCarbide Corporationは、非球面の作成および加工機械のR-θ法を開発しました。 これは位置フィードバックを備えた2軸CNC旋盤であり、工具ホルダガイドの回転角度θと半径Rをリアルタイムで変更して非球面ミラー加工を実現することができます。 加工直径はφ380mm、加工ワークの精度は±0.63μm、表面粗さはRa0.025μmです。
1980年、ムーアは最初に3つの座標制御を使用するM-18AG非球面工作機械を開発しました。 このマシンは、直径356mmのさまざまな非球面の金属ミラーを加工できます。
1980年、英国のRankPneumo社はレーザフィードバック制御を用いて2軸リンケージ加工機械（MSG-325）を市場に投入しました。 機械は、直径350mmの非球面金属鏡を加工することができ、機械加工された加工品の精度は0.25〜0.5μmに達する。 表面粗さRaは0.01〜0.025μmである。 続いて、ASG2500、ASG2500T、およびNanoform300マシンが導入されました。 さらに、上記の工作機械に基づいてNanoform 600を開発しました。 このマシンは、直径600mmの非球面ミラーを加工することができ、加工されたワークピースの精度はゼロより優れています。 表面粗さは0.01μmより良好である。
今日の高レベル超高精度ダイヤモンド旋盤に代わって、米国ローレンスです。 LLNLラボラトリーによって1984年に開発された、直径2,100mm、重量4,500kgまでの加工品を、加工精度0.25μm、表面粗さRa0.0076μmで加工できます。 球面や非球面は、主にレーザーフュージョンエンジニアリング、赤外線デバイス用部品、大型天体リフレクターに必要な部品の加工に使用されます。
英国クランフィールド大学精密工学研究所（CUPE）が開発した大型X線天体や望遠鏡用の非球面鏡を加工できる大型超精密ダイヤモンドライトミラー切削工作機械（最大1400mm直径および600mmの長さ））。 また、遠方ミラーの内側回転放物面鏡と外側回転双曲面鏡のX線観察用に加工できるダイヤモンド切断機の開発に成功しました。
日本で開発された超精密工作機械は、主に民間製品に必要なレンズやリフレクターの加工に使用されています。 現在、日本製の工作機械には、東芝機械（株）製のULG-100A（H）、ASP-L15、トヨタ製作所などがあります。 AHN10、AHN30×25、AHN60-3D非球面加工工作機械など
