非球面光学零件的超精密加工技术
非球面加工技术
3.2 非球面抛光方法
在长期的科学研究和生产实践中，人们发明了许多抛光方法来实现非球面抛光。目前，常用的非球面抛光方法主要有以下几种：
3.2.1
常用的研磨抛光包括古典的低速抛光和现代的高速抛光[12]，是最古老的目前仍在广泛采用的一种抛光方法。它是在被抛光工件表面和抛光盘之间加入抛光液，利用抛光盘与工件表面的相对滑动，借助抛光液与工件表面机械化学和物理作用实现对工件表面的抛光。
目前，光学非球面加工存在这样一种趋势，即以CCOS为技术基础，向光学CAD/CAM乃至CIMS发展，并变得更加高效、低耗和非专家可操作。预计在本世纪CCOS技术将在整体上成为大尺寸脆性材料非球面零件的主要加工手段[26]。
计算机控制抛光也存在着不可避免的问题：
（1） 计算机控制抛光技术要求抛光模在加工过程中能够适时变形以始终保持与工件表面的吻合。但是由于抛光模材料的磨损和流动速率低于抛光模运动速率，抛光模与工件表面也常常是不吻合的。所以，实际的抛光过程只是局部符合计算机控制抛光的基础原理。
到了80年代中后期，随着计算机和精密测量技术的飞速发展，CCOS技术也得到了进一步的完善。Itek公司对9台CCOS设备的数控单元进行了改造，采用了直流伺服加位置反馈控制技术，前台操作采用VAX- II小型机联网管理并配有与CAD系统的接口[22，23]。改造后的CCOS系统的计算速度和精度都得到了大幅度提高。从长远观点来看，Itek公司此举的目的是要把CCOS发展成为CAD/CAM一体化、非专家可操作的先进光学制造系统。但到目前为止，这一目标还没有实现，最大障碍是由于光学制造工艺的复杂性使得建立准确、全面描述加工过程的数学模型变得异常困难。
非球曲面的超精密加工系统的研究
摘要非球面光学零件可以获得球面光学零件无可比拟的良好的成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像差，改善成像质量，提高系统鉴别能力，它能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低成本并有效的减轻仪器重量。
可广泛应用于各种现代光电子产品，几乎在所有的工程应用领域中，无论是现代国防科技技术领域，还是普通的工业领域都有着广泛的应用前景，开展光学玻璃非球面零件的高精密光学技术研究具有重要的理论意义和现实指导意义。
本次设计研究内容为非球曲面的超精密加工系统的研究，非球曲面的超精密加工工艺的研究。
重点内容是非球曲面加工超精密磨削装置的设计，主要为砂轮主轴装置的选取，中心高位调机构的设计，各个运动的传动设计以及砂轮运动轨迹的分析。
在研究过程中详细的分析了影响零件加工精度的各种主要因素并提出相应的控制措施，尤其是对非球曲面的磨削加工设备进行详细设计，并简要分析了非球曲面加工机床的数控及伺服控制系统等。
关键词：非球曲面；超精密加工；微调机构；金刚石砂轮AbstractThe aspheric optical parts can get good image quality, good optical system correction of various aberrations, to improve the image quality, and improve the system ability to identify it to one or several non-spherical spherical optical parts unparalleledparts instead of a number of spherical parts, thus simplifying the instrument structure, reduce costs and reduce instrument weight. It’s widely used in many realms, such as national defense, machine chemical and aviation. It’s very useful to develop the grinding theory and important practical significance to study the high precision grinding methods about the optical glass aspheric surface parts. This article discussed in the ultra-precision grinder, the CNC operation program,and the aspheric surface optics parts’grinding craft. The center height micro-adjusting mechanism and the drive system. In the process of the research, we analysis it detailed that the main factor influence the process precision of the parts, and make something to solve it, especially for the precision grinding equipments, and analysis it simplify for the precision machine tool for aspheric surface optics parts and the servo-control system and the other technology.Key words: the aspheric surface; ultra-precision machining; the micro-adjusting mechanism; diamond wheel目录摘要 (I)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1非球面加工的优点和意义 (1)1.2非球曲面研究概述 (1)1.2.1 非球面的定义 (1)1.2.2 非球面应用领域 (2)1.2.3 非球曲面加工技术近年来发展概况 (2)1.2.4 非球曲面加工的发展趋势和研究方向 (4)1.3 非球面光学零件材料及其加工方法 (4)1.3.1 计算机数控单点金刚石技术（SPDT） (5)1.3.2 超精密磨削技术 (5)1.3.3 计算机控制光学表面成型（CCOS）技术 (5)1.3.4 光学玻璃模压成型技术 (6)1.3.5 光学塑料成型技术 (6)1.3.6 其他非球面加工技术 (6)1.4非球面精密磨削加工理论 (6)1.4.1 微量加工理论 (7)1.4.2 脆性材料的延性域磨削 (8)第2章超精密非球面加工方案选择及误差分析 (10)2.1 超精密非球曲面磨床的总体布局 (10)2.1.1 空气主轴系统 (10)2.1.2 伺服进给系统 (11)2.1.3 微位移测量系统 (11)2.1.4 中心高微调系统 (11)2.1.5 数控系统 (11)2.2 非球曲面磨削方案的确定 (12)2.2.1加工零件的技术参数 (13)2.2.2 非球曲面磨削方案确定 (13)2.3 加工误差分析 (14)2.3.1 中心高微调机构对零件加工精度的影响 (15)2.3.2 在X轴上砂轮安装误差对零件加工精度的影响 (17)2.3.3 砂轮半径误差对零件加工精度的影响 (18)2.3.4 X∆综合作用时对零件面形精度的影响 (19)∆及R第3章非球面磨削装置设计 (21)3.1 超精密加工的关键技术 (21)3.1.1 超精密主轴 (21)3.1.2 超精密导轨 (21)3.1.3 传动系统 (22)3.1.4 超精密刀具 (22)3.1.5 超精密加工其他技术 (23)3.2 传动系统设计 (23)3.2.1 磨削参数的计算 (23)3.2.2 导轨的整体设计 (24)3.2.3 传动参数的计算 (25)3.3 磨削系统设计 (25)3.3.1 系统结构设计 (26)3.3.1 中心高微调机构设计 (27)3.3.2 砂轮主轴的选择 (28)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)CONTENTSAbstract (I)CONTENTS (III)Capter 1 Introduction (1)1.1 The meaning of the processing of aspheric surface (1)1.2 The introuduction of the aspheric surface’s research (1)1.2.1 Definition of aspheric surface (1)1.2.2 Application of aspheric surface (2)1.2.3 The development of aspheric surface in recent years (2)1.2.4 Aspheric pricesssing trends and research directions (4)1.3 The parts’ material and the processing method (4)1.3.1 Computer-controlled single-point diamond technology（SPDT） (5)1.3.2 Ultra-precision grinding technology (5)1.3.3 Computer Controlled Optical Surfacing（CCOS） (5)1.3.4 Optical glass compression molding technology (6)1.3.5Optical plastic molding technology (6)1.3.6 Other processing technology (6)1.4Aspheric surface precision grinding theory (6)1.4.1 Trace processing theory (8)1.4.2 Ductile-regime grinding of brittle materials (8)Capter 2 Ultra-precision aspheric processing alternatives and error analysis.. 102.1 Ultra precision aspherical surface grinding machine layout (10)2.1.1 Air spindle system (10)2.1.2 S ervo feed system (11)2.1.3 Micro-displacement measurement system (11)2.1.4 Center high tuning system (11)2.1.5 Numerical control system (11)2.2 Aspherical surface grinding scheme (12)2.2.1 Processing part of the technical parameters (13)2.2.2 Aspherical surface grinding scheme (13)2.3 Processing error analysis (14)2.3.1 Center high fine-tuning mechanism on the impact of cuttingaccuracy (15)2.3.2 In the X axis on the wheel on the impact of cutting accuracy (17)2.3.3 Wheel radius error on the part of machining precision (18)2.3.4 Both X∆on the part (19)∆and RCapter3 Aspheric tooling design (21)3.1 Ultra-precision machining technology (21)3.1.1 Ultra-precision spindle (21)3.1.2 Ultra-precision guide (21)3.1.3 Drive system (22)3.1.4 Ultra-precision cutter (22)3.1.5 Other technology (23)3.2 Transmission System Designing (23)3.2.1 Grinding parameters (23)3.2.2 The overall design of the Rails (24)3.2.3 Calculation of transmission parameters (25)3.3 Grinding systems design (25)3.3.1 System architecture design (26)3.3.1 Center high micro-adjusting mechanism design (27)3.3.2 Wheel spindle design (28)Conclusion (31)Thanks (32)References (33)第1章绪论1.1非球曲面加工的意义和优点非球面技术应用于光学零件，相对于球面而言，具有许多优点，它可以消除球面镜片在光传递过程中产生的球差、慧差、像散、场曲及畸变等诸多不利因素，减少光能损失，从而获得高质量的图像效果和高品质的光学特征。
非球面镜片的精密加工;光学镜片的加工及检测
三、加工辅料
磨料 黏合剂 冷却液 抛光粉 抛光模层材料 清洗材料 抛光后的防护
磨料
磨料的分类和国内外磨料代号
磨料
人造金刚石
棕刚玉
刚玉
白刚玉
单晶刚玉
黑碳化硅
碳化物 绿碳化硅
碳化硼
氮化硼 立方氮化硼
中国 JR GZ GB GD TH TL TP LDB
美国
A 38A 32A 37C 39C B4C CB
国内金刚砂的粒度表示方法
标准号
60 70 80 100 120 150 180 210 280 W40 W28
尺寸/um
315~250 250~200 200~160 160~125 125~100 100~80
松香蜂蜡胶上盘法
优点是操作简便，缺点是平行度精度不高，也不适用于面形精度 要求较高的薄片。
荷重 工件 粘结模
工件 粘结模
方法一
方法二
2.3 上 盘
点胶上盘法
优点是可获得较好的面形和平行度。缺点是承受不了高速高压 的加工条件，易“走动” 。
工件 软胶点 粘结模
工件 火漆点 粘结模
软点胶粘结
硬点胶（火漆）粘结
2.3上 盘
浮胶上盘法
优点是工件和粘结平板都不 需加温，工件可达到较高的平行 度和面形精度，缺点是承受不了 高速高压的加工条件。
光胶上盘法
优点是平行度和平面度均可达到 很高的精度。缺点是对光胶面表面 疵病等级有一定影响，怕剧烈震动 和骤冷骤热。
工件 粘结胶 玻璃垫板
工件 防水涂层 玻璃垫板
单点金刚石车床
机床特点：超精密单点金刚石车床具有超精密加工的特点，利用计算机数控单点金刚石车削技术，非球面光学零件加工技术。
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。
单晶金刚石刀具与有色金属亲和力小，其硬度、耐磨性以及导热性都非常优越，且刀具刃口极为锋锐，刃口半径为0.5～0.01um，车削时金刚石刀具与工件单点或接近单点接触，切削深度多在lnm至数微米加工元件表面粗糙度可达纳米级，面形精度可达λ/10量级，口径最大可达到400mm,可加工各种高精度平面、球面、非球面及离轴元件和自由曲面元件。
可加工铜、铝、单晶锗、硒化锌、树脂、PMMA等材料。
在三轴联动模式下还可加离轴元件、柱面、子午面等非回转对称元件和自由曲面；配以特殊刀具可以实现微结构元件的加工，如各种衍射元件和菲涅尔透镜等。
机床设计特点● PA开放式操作系统；●天然花岗岩基座，保证机床长久稳定性；●超精密高刚性空气静压主轴；●超精密液体静压导轨，具有较好的刚性和阻尼性；● X/Z轴均采用直线电机驱动，全闭环控制；●气浮支承隔振系统最大的减少外界振动干扰；主要技术指标：（1）Z轴最大行程： 210mm直线度： 0.2μm/100mm定位精度 0.5μm±0.5μm×Lmm/100mm重复定位精度： 0.3μm分辨率： 10nm最大进给速度： 20mm/s（2）X轴最大行程： 210mm直线度： 0.2μm/100mm定位精度 0.5μm±0.5μm×Lmm/100mm重复定位精度： 0.3μm分辨率： 10nm最大进给速度： 20mm/s（3）C轴高精度气浮轴承回转精度 0.1μm转速 0-3000rpm转角定位精度 30″转角重复性定位精度 10″联系电话：133****9700联系人：刘红兵电话：************传真：************邮件：*************我们以最优惠的价格提供单点金刚石车床，我们不仅仅是提供仪器，更注重售后服务和技术支持！也提供全套符合客户需求的解决方案！欢迎全国客户提供产品样品测量或技术交流！（我们可做演示或专题研讨会）。
大型光学非球面超精密磨削关键技术的研究
大型光学非球面超精密磨削关键技术的研究近年来，随着科技的不断进步和人们对光学器件精度要求的不断提高，大型光学非球面超精密磨削技术逐渐成为光学领域的研究热点。
本文将从材料选择、加工工艺、设备要求等方面，探讨大型光学非球面超精密磨削关键技术的研究。
一、材料选择大型光学非球面超精密磨削的材料选择是关键。
材料的硬度、抗磨性、热膨胀系数等性能直接影响到磨削的效果和加工的精度。
常见的材料有玻璃、石英、陶瓷等。
在选择材料时，需要充分考虑材料的性能特点，以及光学器件的具体用途和要求。
二、加工工艺大型光学非球面超精密磨削的加工工艺也是研究的重点之一。
传统的磨削方法往往存在加工效率低、加工精度难以保证等问题。
因此，研究人员提出了一系列新的加工工艺，如离子束磨削、激光磨削等。
这些新的加工工艺在提高加工效率的同时，也能够保证加工精度的要求。
三、设备要求大型光学非球面超精密磨削对设备的要求非常高。
首先，需要具备高精度的磨削设备，以保证加工的精度和表面质量。
其次，还需要具备稳定的控制系统，以实现对加工过程的精确控制。
此外，为了提高加工效率，还需要具备快速换刀系统和自动化控制系统等。
四、精密度的控制大型光学非球面超精密磨削的关键技术之一是精密度的控制。
在整个加工过程中，需要通过精确的控制系统对加工参数进行调整，以实现对加工精度的控制。
同时，还需要进行精确的测量和检测，以及对加工过程中的误差进行补偿，以确保加工的精度和表面质量。
五、表面质量的评估大型光学非球面超精密磨削的表面质量评估也是研究的重点之一。
表面质量的评估可以通过光学测量仪器进行，如干涉仪、扫描电子显微镜等。
通过对加工后的光学器件进行表面质量评估，可以及时发现加工过程中存在的问题，并进行调整和改进。
大型光学非球面超精密磨削关键技术的研究涉及材料选择、加工工艺、设备要求、精密度的控制以及表面质量的评估等方面。
通过对这些关键技术的研究，可以提高大型光学非球面超精密磨削的加工精度和效率，满足人们对光学器件精度要求的不断提高。
数控加工光学非球面技术研究
数控加工光学非球面技术的研究The Aspheric optics processing technologystudies CNC摘要自从非球面加工技术出现以来，至今几百年来采用的加工方法已有50多种，传统的加工方法虽然能达到较高的精度，但这种加工方法加工效率低、重复精度差。
在最近几年出现的数控加工光学非球面技术大大解决了传统加工方法存在的缺陷。
它提高了加工精度和加工质量、缩短了产品研制周期等。
在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。
由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控加工技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。
本文将简单的介绍一些非球面和数控机床的理论知识，传统加工非球面技术。
最后重点介绍数控加工光学非球面技术。
关键词: 数控加工非球面抛光技术计算机控制ABSTRACTSince the emergence of non-spherical processing technology ,about 50 methods in the optical processing have been used. Although traditional processing methods can achieve high accuracy, this processing method has processing inefficiency and poor repeatability precision . In recent years the NC aspheric optics technology greatly solve the traditional processing methods flawed. It improves processing accuracy and processing quality, and shorten the product development cycle and so on. A large number of applications has been found in some areas such like the aviation industry, and the auto industry. Because of the strong demand, Home and Abroad are on the NC machining techniques for a wide range of research, and achieved fruitful results.This paper will briefly introduces some technology of the Non-spherical and NC machine tools and the traditional processing.And highlights NC aspheric optical processing technology in the last part.Keywords : CN Aspheric optics Polishing Technology CCOS目录第一章绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外发展现状 (1)第二章非球面的理论基础 (3)2.1非球面的优缺点 (3)2.2非球面的数学表达式 (3)2.3非球面的加工方法 (4)2.4传统加工非球面技术 (5)2.5光学非球面的检验 (7)第三章数控机床的介绍 (10)3.1数控机床的发展概况 (10)3.2数控机床的结构和特点 (10)第四章非球面的数控加工技术 (14)4.1常见的计算机控制抛光技术 (14)4.2计算机数控研磨和抛光技术 (15)4.3数控抛光技术中工艺参数选择 (19)4.4数控加工技术的检验 (20)4.5阴影法检验非球面 (22)4.6数控加工非球面实例 (23)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第一章绪论1.1研究的目的和意义自从1638年法国学者笛卡儿第一个提出凸面是椭圆面，凹面是球面的无球差非球面透镜，各国公司都进行了大量的非球面透镜技术研究和开发，但加工精度不高。
非球面光学零件超精密加工技术
非球面光学零件超精密加工技术1．1非球面光学零件的作用非球面光学零件是一种非常重要的光学零件，常用的有抛物面镜、双曲面镜、椭球面镜等。
非球面光学零件可以获得球面光学零件无可比拟的良好的成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像差，改善成像质量，提高系统鉴别能力，它能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低成本并有效的减轻仪器重量。
非球面光学零件在军用和民用光电产品上的应用也很广泛，如在摄影镜头和取景器、电视摄像管、变焦镜头、电影放影镜头、卫星红外望远镜、录像机镜头、录像和录音光盘读出头、条形码读出头、光纤通信的光纤接头、医疗仪器等中。
1．2国外非球面零件的超精密加工技术的现状80年代以来，出现了许多种新的非球面超精密加工技术，主要有：计算机数控单点金刚石车削技术、计算机数控磨削技术、计算机数控离子束成形技术、计算机数控超精密抛光技术和非球面复印技术等，这些加工方法，基本上解决了各种非球面镜加工中所存在的问题。
前四种方法运用了数控技术，均具有加工精度较高，效率高等特点，适于批量生产。
进行非球面零件加工时，要考虑所加工零件的材料、形状、精度和口径等因素，对于铜、铝等软质材料，可以用单点金刚石切削(SPDT)的方法进行超精加工，对于玻璃或塑料等，当前主要采用先超精密加工其模具，而后再用成形法生产非球面零件，对于其它一些高硬度的脆性材料，目前主要是通过超精密磨削和超精密研磨、抛光等方法进行加工的，另外．还有非球面零件的特种加工技术如离子束抛光等。
国外许多公司己将超精密车削、磨削、研磨以及抛光加工集成为一体，并且研制出超精密复合加工系统，如RankPneumo公司生产的Nanoform300、Nanoform250、CUPE研制的Nanocentre、日本的AHN60―3D、ULP一100A(H)都具有复合加工功能，这样可以便非球面零件的加工更加灵活。
1．3我国非球面零件超精密加工技术的现状我国从80年代初才开始超精密加工技术的研究，比国外整整落后了20年。
非球面透镜加工方法
非球面透镜加工方法
非球面透镜加工是一种高精度光学零件加工方法，其制造过程需要经过多次精细加工步骤。
首先，需要根据设计要求选择合适的非球面曲面形状，并将该形状转换为数学模型。
然后，将该数学模型导入到数控加工设备中，并根据具体的加工要求进行参数设置，包括加工速度、刀具尺寸、切削深度等。
在加工过程中，需要使用高精度的测量仪器对加工表面进行检测，以确保其符合设计要求。
最后，进行表面处理和光学涂层，以提高非球面透镜的光学性能。
需要注意的是，非球面透镜加工过程中需要严格控制加工条件，以免对加工表面造成损伤和变形，影响其光学性能。
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Equipment Manufacturing Technology No.11，2012非球面光学零件常用的有椭球面镜、抛物面镜、双曲面镜等，其是一种非常重要的光学零件。
相对于球面镜而言，非球面镜具有许多优点，其可以消除球面镜片在光传递过程中产生的彗差、球差、像散、场曲及畸变等诸多不利因素，减少光能损失，具有高品质的光学特征，可以获得高品质的图像效果。
另外，其能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，减轻仪器总质量，降低成本。
非球面光学产品的应用前景非常广阔，在国防、航空航天领域，大型或超大型光学产品的开发是空间和国防技术的关键，体现着一个国家的科技水平和经济实力。
而在民用产品领域，如：数码相机、电脑摄像头、条形码读出头、光纤通讯以及激光产品等，也已经成为与人民生活息息相关的核心技术。
因此，非球面光学零件超精密加工技术的研究一直是制造领域的热点。
１国外非球面零件的超精密加工技术国外从２０世纪６０年代就开始了对非球面零件加工技术的研究，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，主要有：计算机数控单点金刚石车削技术（ＳＰＤＴ）、超精密磨削和抛光技术、计算机控制光学表面成形技术（ＣＣＯＳ）、光学玻璃模压成型技术、光学塑料成型技术以及非球面零件的特种加工技术等。
１．１计算机数控单点金刚石车削技术计算机数控单点金刚石车削技术（ＳＰＤＴ）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的条件下，直接利用天然金刚石刀具单点车削出符合光学品质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、成本低、重复性好、适合批量生产。
１．２超精密磨削和抛光技术超精密磨削和抛光能进一步提高光学零件的表面精度，尤其是对于采用玻璃、陶瓷等硬脆材料制造的非球面零件。
其中，延性磨削方式可以使材料以“塑性”流动方式去除，加工表面不产生脆性断裂现象［２］。
延性磨削方式可以保证未变形切削厚度小于脆性———塑性（或称延性）转换临界值。
能满足这种磨削条件的方式称为延性磨削方式。
１．３计算机控制光学表面成形技术计算机控制光学表面成形技术（ｃｏｍｐｕｔｅｒｏｐｔｉｃａｌｓｕｒｆｃｉｎｇ，ＣＣＯＳ）是利用一个比被加工器件小得多的抛光工具，根据光学表面面形检测的结果，由计算机控制加工参数和加工路径完成加工。
由于计算机控制抛光可以精确地控制研抛过程中的材料去除量，和传统研抛方法相比，大大提高了加工效率和成品率。
１．４光学玻璃模压成型技术光学玻璃模压成型技术是一种高精度光学零件加工技术，开发于２０世纪８０年代中期。
其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。
光学玻璃模压成型法具有工序简单集中，节省场地、可以批量生产的特点，但是模具精度要求极高，加工成本很高。
１．５光学塑料成型技术光学塑料成型技术是目前制造塑料非球面光学零件的先进技术，包括注射成型、压制成型和铸造成型等技术。
光学塑料注射成型技术主要用来生产直径１００ｍｍ以下的非球面光学零件，也可制造微型透浅谈非球面光学零件的超精密加工技术成清校１，宋健１，王鹏超２，路兰卿１（１．北京航天试验技术研究所，北京１０００７４；２．西安航天动力试验技术研究所，西安７１０１００）摘要：对国内外非球面光学零件的超精密加工技术、设备以及发展状况进行了分析和总结，指出了我国与国外先进水平的差距，并对我国非球面超精密加工技术的发展提出了建议。
关键词：非球面；光学零件；超精密加工中图分类号：ＴＧ５０６文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１２）１１－０１０４－０３收稿日期：２０１２－０８－０６作者简介：成清校（１９８４—），男，工程师，工学硕士，主要研究方向为精密与超精密加工技术。
104《装备制造技术》２０１２年第１１期镜阵列。
而模压和铸造主要应用于直径在１００ｍｍ以上的非球面光学零件。
其具有总质量轻、成本低，光学零件和安装部件可以一体化，节省装配工作量，耐冲击等诸多优点。
１．６非球面镜的特种加工技术非球面镜的特种加工方法包括离子束、电子束加工法等，这种方法以原子、分子级去除材料，加工精度高，但需要昂贵的真空设备和复杂的运动机构，加工成本较高，并且不能粗糙表面获得高精度抛光表面，对前道工序的加工要求较高。
此外，还有应力盘抛光技术、磁流变抛光技术、等离子技术等。
其利用主动变形技术，使抛光盘在对非球面光学表面进行抛光的过程中，通过计算机控制实时改变抛光盘的形状，使其符合理论非球面面形，进而将被加工球面向标准非球面修正。
磁流变抛光（ＭａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＦｉｎｉｓｈｉｎｇ，ＭＲＦ）技术是以磁流变抛光液在磁场作用下，在抛光区范围内形成具有一定硬度的“小磨头”对工件进行抛光［５］。
“小磨头”的形状和硬度可以由磁场实时控制。
该方法是一种柔性抛光方法，不产生亚表面损伤层、加工效率高、表面粗糙度低、能够实现复杂表面的抛光加工。
通过控制磁场分布形状和加工区域的驻留时间，可以实现确定量抛光。
等离子（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｉｎｇ，ＣＶＭ）技术是一种利用原子化学反应，获得超精密表面的一种技术，其加工原理和等离子体刻蚀一样，在等离子体中，被激活的游离基和工件表面原子起反应，将之变成挥发性分子，并通过气体蒸发实现加工的，在高压力下所产生的等离子体，能够生成密度非常高的游离基，所以这种加工方法能达到与机械加工方法相匹敌的加工速度，加工工件的表面粗糙度可达０．１ｎｍ。
２非球面零件的超精密加工设备超精密机床是实现非球面光学零件超精密加工的首要条件。
目前，在超精密加工机床制造方面比较发达的国家有美国、日本、德国和英国。
国际上生产超精密机床的厂家主要有：美国摩尔公司、普瑞泰克公司、泰勒霍普森公司，日本的东芝机械、不二越公司、丰田工机、发那科公司等，德国先代士劳公司、奥普特公司是生产超精密数控铣磨抛设备的著名厂家［５］。
另外，许多公司己将超精密车削、磨削、研磨以及抛光加工集成为一体，并且研制出超精密复合加工系统，可以使非球面零件的加工更加灵活。
表１给出了目前国际上典型的、具有代表性的超精密加工机床及其性能指标。
目前，美国超精密机床的水平最高，尤其是ＬＬＮＬ实验室于１９８３￣１９８４年研制成功的ＤＴＭ－３和ＬＯＤＴＭ大型金刚石超精密车床是目前为止世界公认的最高水平的大型超精密机床；英国是较早从事超精密加工技术研究的国家之一，其Ｃｒａｎｆｉｅｌｄ大学ＣＵＰＥ精密加工研究所是迄今第二个能制造大型超精密机床的机构；日本超精密加工技术的研究相对美、英来说虽起步较晚，但发展很快，其多功能和高效专用超精密机床发展较好，促进了日本微电子和家电工业的发展［５］。
３我国非球面零件的超精密加工技现状我国对超精密加工技术的研究起步较晚，比国外整整落后２０年。
现在已有一些大学和科研单位开展非球面零件的超精密加工技术的研究工作，例如，哈尔滨工业大学、北京航空精密机械研究所、国防科技大学、北京机床研究所、中科院长春光机所等单位都在从事超精密机床的研制，均取得了一定的成果。
哈尔滨工业大学于２００６年研制出了大平面超精密铣床，并已用于激光核聚变关键零件铁电磷酸二氢钾晶体的超精密加工［５］。
北京航空精密机械研究所在超精密切削加工及其装备方面取得了显著成果，于２００３年研制出了Ｎａｎｏｓｙｓ－３００非球面超精密复合加工系统，加工出样件的面形精度达到０．２２８μｍ，表面粗糙度Ｒａ８．７ｎｍ［７］。
北京机床研究所于２００５年研制的ＮＡＭ－８００型数控车床是新一代纳米级加工机床。
该车床的反馈系统分辨率为２．５ｎｍ，机械进给系统可实现５ｎｍ的微小移动，主轴的回转精度为０．０３ｍ，溜板移动直线度为０．１５ｍ／２００ｍｍ，最大可加工直径为φ８００ｍｍ，粗糙度Ｒａ＜０．００８ｍ，面型精度＜０．３ｍ／φ１００ｍｍ。
厂家、型号美国Ｕｎｉｏｎ－Ｃａｒｂｉｄｅ公司１号车床美国ＬＬＮＬ实验室ＬＯＤＴＭ美国ＬＬＮＬ实验室ＤＴＭ－３英国ＲａｎｋＰｎｅｕｍｏ公司Ｎａｎｏｆｏｒｍ６００美国ＲａｎｋＰｎｅｕｍｏ公司ＭＳＧ－３２５英国Ｃｒａｎｆｉｅｌｄ大学ＯＡＧＭ－２５００日本丰田工机ＡＨＮ６０－３Ｄ日本丰田工机ＡＨＮ１０荷兰ＰＨＩＬＰＨＳ公司ＣＯＬＡＴＨ美国普瑞泰克公司Ｎａｎｏｆｏｒｍ７００表１几种典型的超精密机床技术性能指标加工尺寸工件直ｄ／ｍｍ３８０２１００１６２５６００３５００２５００６００１００７００机床精度单位前空格形状精度：±０．６３μｍ测量分辨率０．６３５ｎｍ加工精度０．０２５μｍ主轴回转精度和直线运动精度≤５０ｎｍ加工形状精度≤０．１μｍ加工形状精度０．２５～０．５μｍ加工形状精度１μｍ加工工件的截形精度为０．３５μｍ加工形状精度０．０５μｍ加工形状精度０．５μｍ加工形状精度０．１μｍ加工表面粗糙度Ｒａ／ｎｍ２５７．６４．２１０１０￣２５１６２５２０１０机床类型非球面车削大型立式车床切削非球面磨削非球面复合加工机床非球面磨削三维截形磨削、车削车削、磨削非球面塑料透镜切削非球面磨削105Equipment Manufacturing Technology No.11，2012ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＮｏｎ－ＳｐｈｅｒｉｃａｌＯｐｔｉｃａｌＥｌｅｍｅｎｔｉｎＵｌｔｒａ－ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭａｃｈｉｎｉｎｇＣＨＥＮＧＱｉｎｇ－ｘｉａｏ１，ＳＯＮＧＪｉａｎ１，ＷＡＮＧＰｅｎｇ－ｃｈａｏ２，ＬＵＬａｎ－ｑｉｎｇ１（１．ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｘｉ’ａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＰｏｗｅｒＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１０１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｕｌｔｒａ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｎｏｎ－ｓｐｈｅｒｉｃａｌｏｐｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ，ｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈｅｇａｐｂｅｔｗｅｅｎＣｈｉｎａａｎｄｆｏｒｅｉｇｎａｄｖａｎｃｅｄｌｅｖｅｌ，ａｎｄｉｔｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｕｌｔｒａ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｎｏｎ－ｓｐｈｅｒｉｃａｌｏｐｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎＣｈｉｎａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｎ－ｓｐｈｅｒｉｃａｌ；ｏｐｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔ；ｕｌｔｒａ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍａｃｈｉｎｉｎｇ另外，大连理工大学在软磨料砂轮超精密磨削技术方面取得了多项成果，对多种硬脆材料如蓝宝石、单晶硅、ＫＤＰ晶体等进行了超精密表面光整加工，其加工的单晶硅片表面粗糙度可达Ｒａ０．７ｎｍ。