目前,用于非球面光学零件的主要材料有光学塑料、玻璃、石英、红外锗材料以及铜铝等软金属材料,国外从上世纪60年代就开始了对非球面加工技术的研 究,20世纪80年代以来出现了许多新的非球面超精密加工技术,它们主要是:计算机数控单点金刚石车削技术(SPDT)、计算机数控超精密磨削及抛光技术以及光学塑料成型技术等。这些加工方法基本解决了各类非球面零件的加工问题,加工零件精度和效率高,适于批量生产非球面曲面加工。

根据工件材料形状精度和口径等因素的不同,加工非球面零件采用的加工方法也不同。对于铜、铝等软质材料可采用单点金刚石切削(SPDT)进行超精密加工,对于玻璃陶瓷等硬脆材料则主要是通过超精密磨削、研磨和抛光进行加工,也可以采用玻璃模压成 型法,而对于光学树脂材料则采用光学塑料成型技术, 如注射成型技术等。

计算机数控单点金刚石技术

它是在超精密数控车床上,采用天然单晶金刚石刀具,在对机床和加工环境进行精确控制条件下,直接利用天然金刚石刀具单点车削加工出符合光学质量要求的非球面光学零件,该技术主要用于加工中小尺寸、中等批量的红外晶体和软金属材料的光学零件,其特点是生产效率高、加工硬度较低、重复性好、适合批量生产、加工成本比传统的加工技术明显降低。

超精密磨削技术

对于玻璃、陶瓷等硬材料来说,若采用车削方式加工非球面光学零件,其面形精度及表面粗糙度很难达到光学零件的要求,必须通过磨削或抛光进一步提高其表面精度。

计算机控制光学表面成形技术

用计算机控制的方法,使得在单位时间内,加工面上某一点的材料去除量正比于磨盘压强及磨盘与加工点之间的相对速度。这种加工方法的实现难度很大

光学玻璃模压成型技术

是一种高精度光学元件加工技术,它是把软化的玻璃放入高精度的模具中,在加温加压和无氧的条件下,一次性直接模压成型出达到使用要求的光学零件

光学塑料成型技术

是当前制造塑料非球面光学零件的先进技术,包括注射成型、铸造成性和压制成型等技术。注射成型法是将加热成流体的定量的光学塑料注入到不锈钢模具中,在加热加压条件下成型,冷却固化后打开模具取出,即可获得所需光学零件。

其他非球面加工技术

非球面的加工方法较多,但根据形成方法,非球面零件的加工可归纳为4类：复制成型法、附加成型法、去除成型法和特种加工法。