非球面加工技术及原理

材料去除法：

   以铣磨、车削和抛光为代表，主要包括传统范成法铣磨和修磨抛光；数控铣、车削、精密磨抛；计算机控制抛光等。特别是对于数控抛光，以抛光媒质的不同又可分为小磨具、应力盘、离子束、等离子体、磁流变、液体喷射抛光等。

    其特点是效率相对较高、与传统光学加工有互通之处易于被接受、灵活性较高、适合于样件的研制和中小批量生产。但产品的一致性较差，对操作者的要求较高。

模具成形法：

   玻璃热压成形、光学塑料注射成形、热沉降和固化成形。其特点是效率极高、成品的一致性好、对操作者的要求较低，适合于大批量生产。但对模具要求较高、初期投入大和工艺流程较为复杂。

附加材料法（增材法）：

真空镀膜和复制成形。其实质是在最接近球面的基础上附加一层与非球面度和折射率相匹配的薄层材料。其特点工件的一致性好，对设备要求不高，灵活性好。适合于中小批量和反射元件的生产。但由于附加层须与基底材料具有匹配性限制了应用。

非球面加工方法及设备

1.JRCODE-CCOS

   机床主体为龙门式结构，运动部件采用精密导轨结合高精度光栅反馈，运用8轴控制器实现任意轴组合插补，集成在线轮廓测量系统。工艺系统开放，具有多轨迹选择、多格式数据兼容、变参量操控与优化功能，能够实现光学玻璃、微晶、碳化硅、石英等多种材料光学元件的精密制造，特别面向高质量光学同轴、离轴非球面元件开发自适应式加工模型，达到抛光面形精度优于1/50λ（RMS，λ=632.8nm）。

2.磁流变抛光Q22-750P2

    对于光学玻璃、微晶、碳化硅、石英等多种材料均能获得较好的表面粗糙度及较高的面形精度。特别适用于高质量光学同轴、离轴非球面元件的超精密加工。

3.磁射流抛光

     磁射流抛光是将射流技术和磁流变技术相结合, 利用低粘度磁流变液在外磁场的作用下发生磁流变效应, 表观粘度增大来增加射流束表面的稳定性, 混合有磨粒的磁流变液在喷嘴处轴向磁场的作用下形成准直硬化的射流束喷射到一定距离处的工件表面, 借助于磨粒的高速碰撞剪切作用实现材料的去除, 以可控的方式实现抛光表面修整。

说了这么一大堆，我们来看一下磁射流的效果图：

4．应力盘抛光技术

这是一种很高大上的抛光方式，国内成都光电所在做，通过上面的一系列的电机拉动应力盘的盘面上面均匀分布着一些立柱，这些立柱之间通过丝线连着，这些丝线可以通过电机拉紧放松，这样就可以控制盘面的形变，使盘面与工件比较好的贴合，从而实现精准抛光。应力盘抛光的缺点就是控制起来实在是太复杂了——看着就晕啊！

5.离子束抛光

由离子源发射出的具有一定能量与空间分布的离子束流轰击工件表面，离子入射到工件表面后在一定深度内与工件原子发生碰撞，在此碰撞过程中，入射离子将自身能量传递给工件原子，当工件原子获得的能量大于其晶格束缚能时，工件原子会脱离晶格束缚继续运动，并与其他工件原子发生级联碰撞，即重复上述动作，当其传递给下一个原子的能量大于晶格束缚能时，下一个原子也会离开原有位置开始运动，若该原子获得的能量不足以克服晶格束缚能，则其获得的能量将无法继续传递，只能以声子形式释放。在此过程中能量在离子与原子之间、原子与原子之间相互传递，当处于工件表面原子获得的能量沿镜面法线方向的分量大于材料表面束缚能、晶格束缚能时，该原子将飞离工件表面。

说白了就是把材料表面的原子一个一个的去掉（有点夸张）。

上面讲到的主要是各种抛光，只是非球面加工中的一道工序而已，其他的材料铣削成型，粗磨、精磨下面才是抛光，然后还有镀膜等工序。除此之外还有玻璃热压成型，注塑，热沉降，复制等技术。