針對(duì)小型非球面數(shù)控拋光技術(shù)的分析

摘 要：小型非球面零件一般用數(shù)控銑，或者數(shù)控加工中心，采用數(shù)控拋光技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行加工，往往就能達(dá)到非常好的效果，本文就小型非球面數(shù)控技術(shù)進(jìn)行淺析。

關(guān)鍵詞：小型非球面；數(shù)控拋光技術(shù)；分析

小型非球面技術(shù)應(yīng)用在最日常的一種用途就是眼鏡鏡片。部分高檔一點(diǎn)的眼鏡鏡片就是非球面的。相機(jī)鏡頭上有部分也是有非球面鏡片的，比如尼康的鏡頭當(dāng)中如果型號(hào)里面帶有一個(gè)ED的話(huà)就是說(shuō)包含非球面的鏡片。車(chē)床，磨床，CNC，電火花都可以加工的，只是各自保證的精度與表面光潔度有不一樣，其中數(shù)控車(chē)床是目前技術(shù)最好的一個(gè)拋光技術(shù)。

一、小型非球面

顧名思義，非球面它的表面弧度與普通球面不同，為了追求物件薄度就需要改變物件的曲面，而以往采用球面設(shè)計(jì)，使的像差和變形增大，結(jié)果出現(xiàn)明顯的影像不清，視界歪曲、視野狹小等不良現(xiàn)象?，F(xiàn)在非球面的設(shè)計(jì)產(chǎn)生，端正了影像，解決視界歪曲變形等等問(wèn)題，同時(shí)，使物件更輕、更薄、更平。而且，仍然保持優(yōu)異的抗沖擊性能，較之球面技術(shù)更加能安全使用。

非球面反射鏡用二次方程：拋物面，雙曲面，橢球面，扁球面。優(yōu)點(diǎn)是可以形成無(wú)像差點(diǎn)，也就是說(shuō)焦點(diǎn)位置可以形成理想像，像只與非球面的加工精度有關(guān)。非球面透鏡一般用二次或高次方程，優(yōu)點(diǎn)是一塊鏡子可以很好的修正像差，替代復(fù)雜的像差校正鏡組，簡(jiǎn)化系統(tǒng)。非球面是將一個(gè)光學(xué)表面素線(xiàn)作了優(yōu)化，使之整個(gè)光學(xué)表面上屈光度大致相同，即所謂全視域自然表面，像差大大的減少；由于對(duì)表面素線(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化，厚度自然就減少了。

傳統(tǒng)的球面物件周邊透過(guò)球面看物體有扭曲的現(xiàn)象，有很多限制。非球面設(shè)計(jì)將邊緣像差減到最低。非球面鏡片的基彎更平，重量更輕，能夠有效減少物件本身的變形。

非球面物件的表面弧度是非球面設(shè)計(jì)的，這種設(shè)計(jì)比起球面設(shè)計(jì)鏡片的優(yōu)點(diǎn)是，經(jīng)過(guò)特有的拋光處理的非球面更擁有完美的視覺(jué)表現(xiàn)，呈現(xiàn)更清晰，舒適的效果，更自然，減少變形。

較之傳統(tǒng)的球面技術(shù)，小型非球面更能適應(yīng)現(xiàn)在的社會(huì)發(fā)展，非球面取代球面，這已經(jīng)是一個(gè)必然替代球面的趨勢(shì)，它應(yīng)用廣泛，主要體現(xiàn)在光學(xué)行業(yè)，非球面解決了很多成像扭曲的問(wèn)題，提高了影響質(zhì)量，在此之上更高級(jí)的有LD鏡片，DO鏡片，螢石鏡片等，其實(shí)初期連非球面鏡片都是非常昂貴的東西，為了精確加工非球面鏡，佳能最早建立起復(fù)雜精細(xì)的工序，鏡片先在高精度控制下進(jìn)行表面特殊形狀打磨，然后進(jìn)行更加細(xì)致的均勻拋光以防破壞非球面鏡片的形狀。

二、數(shù)控拋光技術(shù)

數(shù)控拋光技術(shù)是相對(duì)于手動(dòng)拋光技術(shù)和自動(dòng)拋光技術(shù)來(lái)說(shuō)，更要升級(jí)的一種拋光技術(shù)，主要功能還是用于金屬產(chǎn)品或者光學(xué)產(chǎn)品表面拋光處理。

在數(shù)控拋光技術(shù)中影響光度的因素有幾個(gè)方面：數(shù)控機(jī)床自身的精密程度；再有數(shù)控機(jī)床的腳底的穩(wěn)固，底座要找平，再用地腳螺絲和水泥，盡可能的使床身減小晃顫；車(chē)刀更是影響光度的直接因素，刀尖與工件的軸心位置關(guān)系，刀尖與工件軸心等高只是理論，實(shí)踐證明，高一點(diǎn)會(huì)更光潔和磨刀的技巧，卷屑槽的型位尺寸與進(jìn)刀量的控制。出屑方向也是能夠控制的，控制不好也會(huì)產(chǎn)生對(duì)工件的損傷，切削線(xiàn)速度的控制，線(xiàn)速度和主軸轉(zhuǎn)速不是一個(gè)概念，它跟工件直徑和主軸轉(zhuǎn)速成正比。另外，是否光亮符合要求跟工件的材質(zhì)和硬度也有關(guān)系。提高單一個(gè)體工作效率是，使產(chǎn)品批量化，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短生產(chǎn)時(shí)間。電子設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的結(jié)合，大大提高產(chǎn)品精確度。

三、小型非球面數(shù)控拋光技術(shù)分析

對(duì)于小型非球面這類(lèi)型的產(chǎn)品，要求拋光程度極為精細(xì)，從而對(duì)數(shù)控拋光技術(shù)難度也增加。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查顯示，很多弧形表面的產(chǎn)品被要求達(dá)到很高的加工要求，還要達(dá)到一定的生產(chǎn)效率。這無(wú)論是手工、自動(dòng)化機(jī)械很難達(dá)到要求。

在社會(huì)的發(fā)展潮流中，小型非球面產(chǎn)品的拋光程序必由數(shù)控拋光技術(shù)來(lái)實(shí)行。數(shù)控拋光雖然動(dòng)用體力勞動(dòng)較少，多為按鈕操作、上下料等，但仍需要人工來(lái)控制，所以需要有技術(shù)的操作員掌握高端的拋光技術(shù)才能達(dá)到拋光要求。

利用數(shù)控系統(tǒng)，取代人工進(jìn)行復(fù)雜拋光工作的機(jī)器設(shè)備滿(mǎn)足拋光的光度，更有等離子拋光工藝及電化學(xué)加工技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)控制高精度和自動(dòng)控制的數(shù)控設(shè)備，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)來(lái)對(duì)小型非球面產(chǎn)品進(jìn)行加工，是對(duì)令其達(dá)到精密程度的一個(gè)保障。數(shù)控拋光加工一定時(shí)候需要考慮零件或者模具因素，畢竟數(shù)控加工也可能產(chǎn)生刀花，有刀花就影響品質(zhì)，可能產(chǎn)生缺陷。

CNC數(shù)控操作系統(tǒng)，這是數(shù)控拋光機(jī)的標(biāo)志。目前自動(dòng)拋光機(jī)主要采用的是 PCL 操作系統(tǒng)，而數(shù)控拋光機(jī)采用更加先進(jìn)的CNC系統(tǒng)。系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置工作臺(tái)行程，加工過(guò)程中機(jī)械按照設(shè)定行程運(yùn)轉(zhuǎn)保障小型非球面的拋光效果。

數(shù)控拋光技術(shù)應(yīng)用非常復(fù)雜，需要用到CAD把圖畫(huà)出來(lái)，算出坐標(biāo)點(diǎn)后再編程。會(huì)用到尖刀+g73球面刀+宏程序。非球面鏡片的折射率是光線(xiàn)通過(guò)鏡片后偏著的程度，通常用來(lái)衡量鏡片薄厚的參數(shù)。通常來(lái)講同一個(gè)折射率的非球面要比球面的邊緣薄些。折射率系數(shù)越大的要比折射率系數(shù)小的薄。數(shù)控拋光在進(jìn)行非球表面拋光的時(shí)候，要求是不能傷其表面，反復(fù)拋光，最后得到平整、有光澤的拋光表面。

小型非球面產(chǎn)品是有非常高的精密加工要求的，而數(shù)控拋光技術(shù)就是其一。數(shù)控機(jī)床的定位精度對(duì)零件加工影響很大，直接影響產(chǎn)品的精度，定位不準(zhǔn)注定產(chǎn)品不能達(dá)標(biāo)。機(jī)械設(shè)備和拋光輔料的干凈度、環(huán)境的溫度和濕度（特殊材質(zhì)晶體）、輔料的選擇、配備的工具、機(jī)種的選擇、拋光機(jī)臺(tái)速度、拋光液的PH等等因素都會(huì)影響到其光度。

四、結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械行業(yè)中數(shù)控車(chē)床、數(shù)控生產(chǎn)早在上個(gè)世紀(jì)就問(wèn)世，然而數(shù)控拋光技術(shù)發(fā)展還很緩慢。隨著社會(huì)的沉淀發(fā)展，國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和行業(yè)都在進(jìn)步，數(shù)控拋光技術(shù)在市場(chǎng)的需求越來(lái)越大，對(duì)其要求不斷提高。目前，在科學(xué)技術(shù)開(kāi)始自動(dòng)化普行的大環(huán)境下，越來(lái)越多的加工企業(yè)開(kāi)始專(zhuān)注于自動(dòng)化生產(chǎn)，研究提高精細(xì)化的小型非球面數(shù)控拋光技術(shù)分析是提高數(shù)控拋光技術(shù)的重要指標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：任曉君（1986-），中學(xué)二級(jí)，河南新鄉(xiāng)人。