     1.4军用卫星系统的发展    大中型非球面曲面超精密加工设备及工艺研究 非轴对称光学曲面加工设备的研制(五轴CNC超精密加工中心)  非球面曲面超精密检测技术研究 非球面检测技术是光学非球面加工首先要解决的关键问题，特别是针对我国的国情，至少在目前还只能靠人工辅助研磨加工光学非球面，测量问题显得更为突出。只有准确、快速测量出加工过程中零件的误差，工人才有可能相应研磨从而获得高精度的非球面光学零件。相对于非球面加工技术来说，其测量技术与国外相比落后更多。光学非球面检测技术应当具备能在镜面加工过程中迅速判断面型误差状况，随机反馈给出进一步修正指令，又要解决零件的终了检验。 目前非球面面型测量应用最多的方法是光波的干涉测量法，具有较高的测量精度和较好的空间分辨率。它可以快速进行整个表面的测量，最高分辨率可达到亚纳米级。但是对于不同的光学非球面，必须准备相应的光学模板才能进行测量，这套测量系统通常结构非常复杂。 利用全息干涉法可以测量非球面，但是无论是采用标准非球面还是采用计算机生成(CGH)都必须制作一张全息片，而且对于不同方程的非球面就必须有相应的全息片。但是直到目前为止国内制作全息片的工艺还只局限于一些传统的工艺，对于非球面超精密测量所需的全息片基本上依赖于进口，这极大地限制了光学非球面零件的测试及加工。目前进口一张非球面超精密测量用的全息片大约需要一万多美金，而且需要告诉对方非球面的方程，对于型号任务这就牵涉到保密等问题。特别是对于一些预研或在研以及没有定型的项目，由于牵涉到非球面的种类和数量较大，所需经费十分可观，所以自行研制非球面测量用的全息片已经成为当务之急。 高精度激光刻划系统主要包括以下几个方面:
非硅材料三维微小型零件超精密加工技术的研究 MEMS加工技术主要有从半导体加工工艺中发展起来的硅平面工艺和体硅工艺。八十年代中期以后利用X射线光刻、电铸、及注塑的LIGA技术诞生，形成了 MEMS加工的另一个体系。MEMS的加工技术可包括硅表面加工和体加工的硅微细加工、LIGA加工和利用紫外光刻的准LIGA加工、微细电火花加工(EDM)、超声波加工、等离子体加工、激光加工、离子束加工、电子束加工、立体光刻成形等。 但是构成这些微型机械的零件是各种各样而纷繁复杂的，要想使微型机械性能真正地过关并达到实用的程度，必须要尽快地提高微型机械零件的制造工艺与设备的水平。目前微型机械零件的制造工艺最为成熟的技术就是光刻，许多经典的微型机械零件制造的成果，基本上都是采用光刻或电铸技术完成的。然而这些成熟的工艺方法所加工的微型机械零件只能是二维的(或准三维)，而实际真正的三维形状零件用光刻技术是完成不了的。在微型机械中，存在着许多三维的微小零件，如微型模具、直径为70μm的微小螺纹、微型齿条、直径为50μm的销子、各段直径分别为200μm、100μm、50μm的阶梯轴、外径为300μm的旋转抛物面等，这些典型的三维微小零件的加工，不仅用光刻、三束加工等工艺方法实现不了，用传统的机械制造系统也是不可能实现的。因此，必须针对三维微小机器的特点，开发和研制微型制造系统，在这种新概念制造系统中实现微小机器零件的加工、检测和装配。由微小型设备组成的制造微小型机器的系统称为微型制造系统，其中技术难题包括微小型机器零件的加工、检测和装配等，关于这方面的研究工作主要集中在日本和美国。日本在这方面首先提出了微型桌面工厂的概念。 但是加工微机械零件不一定非要用微型加工机床，例如加工仪表零件机床的特点并不是其体积有多小，而是与普通机床相比精度较高。所以微机械零件的机械加工设备的最关键指标是机床的精度，况且一味地追求减小机床体积只能加大成本。超精密加工技术由于其加工精度高、切削力小等特点，特别适合进行微机械零件的加工，这也将为微机械零件的加工开辟了一条新的途径。 |