     1.4軍用衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展    大中型非球面曲面超精密加工設(shè)備及工藝研究 非軸對(duì)稱光學(xué)曲面加工設(shè)備的研制(五軸CNC超精密加工中心)  非球面曲面超精密檢測(cè)技術(shù)研究 非球面檢測(cè)技術(shù)是光學(xué)非球面加工首先要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，特別是針對(duì)我國(guó)的國(guó)情，至少在目前還只能靠人工輔助研磨加工光學(xué)非球面，測(cè)量問(wèn)題顯得更為突出。只有準(zhǔn)確、快速測(cè)量出加工過(guò)程中零件的誤差，工人才有可能相應(yīng)研磨從而獲得高精度的非球面光學(xué)零件。相對(duì)于非球面加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，其測(cè)量技術(shù)與國(guó)外相比落后更多。光學(xué)非球面檢測(cè)技術(shù)應(yīng)當(dāng)具備能在鏡面加工過(guò)程中迅速判斷面型誤差狀況，隨機(jī)反饋給出進(jìn)一步修正指令，又要解決零件的終了檢驗(yàn)。 目前非球面面型測(cè)量應(yīng)用最多的方法是光波的干涉測(cè)量法，具有較高的測(cè)量精度和較好的空間分辨率。它可以快速進(jìn)行整個(gè)表面的測(cè)量，最高分辨率可達(dá)到亞納米級(jí)。但是對(duì)于不同的光學(xué)非球面，必須準(zhǔn)備相應(yīng)的光學(xué)模板才能進(jìn)行測(cè)量，這套測(cè)量系統(tǒng)通常結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。 利用全息干涉法可以測(cè)量非球面，但是無(wú)論是采用標(biāo)準(zhǔn)非球面還是采用計(jì)算機(jī)生成(CGH)都必須制作一張全息片，而且對(duì)于不同方程的非球面就必須有相應(yīng)的全息片。但是直到目前為止國(guó)內(nèi)制作全息片的工藝還只局限于一些傳統(tǒng)的工藝，對(duì)于非球面超精密測(cè)量所需的全息片基本上依賴于進(jìn)口，這極大地限制了光學(xué)非球面零件的測(cè)試及加工。目前進(jìn)口一張非球面超精密測(cè)量用的全息片大約需要一萬(wàn)多美金，而且需要告訴對(duì)方非球面的方程，對(duì)于型號(hào)任務(wù)這就牽涉到保密等問(wèn)題。特別是對(duì)于一些預(yù)研或在研以及沒(méi)有定型的項(xiàng)目，由于牽涉到非球面的種類(lèi)和數(shù)量較大，所需經(jīng)費(fèi)十分可觀，所以自行研制非球面測(cè)量用的全息片已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。 高精度激光刻劃系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)方面:
非硅材料三維微小型零件超精密加工技術(shù)的研究 MEMS加工技術(shù)主要有從半導(dǎo)體加工工藝中發(fā)展起來(lái)的硅平面工藝和體硅工藝。八十年代中期以后利用X射線光刻、電鑄、及注塑的LIGA技術(shù)誕生，形成了 MEMS加工的另一個(gè)體系。MEMS的加工技術(shù)可包括硅表面加工和體加工的硅微細(xì)加工、LIGA加工和利用紫外光刻的準(zhǔn)LIGA加工、微細(xì)電火花加工(EDM)、超聲波加工、等離子體加工、激光加工、離子束加工、電子束加工、立體光刻成形等。 但是構(gòu)成這些微型機(jī)械的零件是各種各樣而紛繁復(fù)雜的，要想使微型機(jī)械性能真正地過(guò)關(guān)并達(dá)到實(shí)用的程度，必須要盡快地提高微型機(jī)械零件的制造工藝與設(shè)備的水平。目前微型機(jī)械零件的制造工藝最為成熟的技術(shù)就是光刻，許多經(jīng)典的微型機(jī)械零件制造的成果，基本上都是采用光刻或電鑄技術(shù)完成的。然而這些成熟的工藝方法所加工的微型機(jī)械零件只能是二維的(或準(zhǔn)三維)，而實(shí)際真正的三維形狀零件用光刻技術(shù)是完成不了的。在微型機(jī)械中，存在著許多三維的微小零件，如微型模具、直徑為70μm的微小螺紋、微型齒條、直徑為50μm的銷(xiāo)子、各段直徑分別為200μm、100μm、50μm的階梯軸、外徑為300μm的旋轉(zhuǎn)拋物面等，這些典型的三維微小零件的加工，不僅用光刻、三束加工等工藝方法實(shí)現(xiàn)不了，用傳統(tǒng)的機(jī)械制造系統(tǒng)也是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此，必須針對(duì)三維微小機(jī)器的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)和研制微型制造系統(tǒng)，在這種新概念制造系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)微小機(jī)器零件的加工、檢測(cè)和裝配。由微小型設(shè)備組成的制造微小型機(jī)器的系統(tǒng)稱為微型制造系統(tǒng)，其中技術(shù)難題包括微小型機(jī)器零件的加工、檢測(cè)和裝配等，關(guān)于這方面的研究工作主要集中在日本和美國(guó)。日本在這方面首先提出了微型桌面工廠的概念。 但是加工微機(jī)械零件不一定非要用微型加工機(jī)床，例如加工儀表零件機(jī)床的特點(diǎn)并不是其體積有多小，而是與普通機(jī)床相比精度較高。所以微機(jī)械零件的機(jī)械加工設(shè)備的最關(guān)鍵指標(biāo)是機(jī)床的精度，況且一味地追求減小機(jī)床體積只能加大成本。超精密加工技術(shù)由于其加工精度高、切削力小等特點(diǎn)，特別適合進(jìn)行微機(jī)械零件的加工，這也將為微機(jī)械零件的加工開(kāi)辟了一條新的途徑。 |