[发明专利]硫系材料非球面镜片的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学镜片加工设备领域，具体涉及一种硫系材料非球面镜片及其加工方法。

背景技术

硫系玻璃是指以元素周期表VIA族中S，Se，Te为主并引入一定量的其它类金属元素所形成的玻璃。与氧化物玻璃相比，具有较长的透红外截止波长(＞12m)，其透过波段可覆盖3个大气窗口。与传统的红外Ge单晶相比，硫系玻璃具有三点明显优势：(1)折射率温度系数dn/dT小，可作为优良的消热差的红外材料；(2)折射率较低(2.0-3.0)，折射率色散特性在长波段与硒化锌相当，可作为优良的消色散红外材料；(3)对昂贵的稀散Ge资源消耗低。利用其低热差系数的特征，与高热差系统的Ge、Si等材料组合，可实现红外光学系统的温度自适应，实时补偿系统热差。

世界三大硫系玻璃生商之一的德国VITRON公司生产的硫系玻璃有IG2、3、4、5、6五种牌号，其组成(mol％)分别为Ge₃₃As₁₂Se₅₅、Ge₃₀As₁₃Se₃₂Te₂₅、Ge₁₀As₄₀Se₆₀、Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀、As₄₀Se₆₀

因此，近年来随着红外探测器价格的下降和红外成像仪在军用及民用领域应用加快，由于硫系玻璃具有优良的透中红外和极佳的消热差性能，正逐步取代单晶锗成为应用于热成像仪镜头的极佳侯选材料，被视为新一代温度自适应红外光学系统核心透镜材料，可广泛应用于军用(夜视枪瞄、红外制导导弹、战机夜视巡航等)和民用(工业在线检测、汽车夜视、安防监控等)红外光学系统中。硫系玻璃具有优良的透中红外和极佳的消热差性能，光热特性稳定，是新一代温度自适应红外光学系统的核心透镜材料，直接导致了其产品的大量需求由于硫系玻璃在军民品市场上的广泛使用，致使硫系玻璃的使用量增加。

硫系玻璃作为优良的消热差的红外材料，硫系玻璃非球面镜片主要用于温差较大环境中工作的光学系统。由于硫系材料的软化熔点低，热膨胀系数较大等特性，致使零件加工难度大，合格率低。目前的加工方式为：先制造出球面/与非球面最为接近的球面，然后依靠金刚石车削工序，最终达到图纸设计要求。在整个加工过程中，最终面形形成均由金刚石车床完成，是这种加工方式的对金刚石车床设备依赖度高、效率低。

发明内容

为解决现有技术中在硫系玻璃加工时存在的问题，本发明采用参数优化后的传统加工方式结合金刚石车削的方式，实现了单非球面镜片的高效加工。

具体而言，本发明提供了一种硫系材料非球面镜片的加工方法。所述非球面镜片一面为球面，称为A面，另一面为非球面，称为B面。所述方法包括以下步骤：

(1)将硫系材料毛料切片并滚圆；

(2)数控铣磨和数控精磨A面球面；

(3)数控铣磨和数控精磨B面非球面；

(4)对晶片进行手工校等厚

(5)对A面进行古典抛光；

(6)对B面进行单点车削。

步骤(2)是将步骤(1)的产品放入数控加工中心内，放置于真空吸附装置中，对A面进行数控铣磨和数控精磨。所述数控铣磨进给F＝0.5mm/min，粗糙水平达到Ra＝3.2；数控精磨进给F＝0.3mm/min，粗糙水平达到Ra＝1.6

步骤(3)是在所述步骤(2)后，对B面的最佳拟合球面进行数控铣磨和数控精磨。所述数控铣磨进给F＝0.5mm/min，粗糙水平达到Ra＝3.2；所述数控精磨进给F＝0.3mm/min，粗糙水平达到Ra＝1.6。

作为优选，铣磨刀具采用金刚石磨轮。金刚石磨轮不同于金刚石车床所用金刚石车刀。金刚石磨轮由若干细小的金刚石颗粒和结合剂混合起来，烧结在金属基体上而成结合剂通常用青铜结合剂。使用金刚石磨轮，能够在保证铣磨精度的前提下，大幅缩短磨制时间，从而提高晶片的生产效率。