由于光學元件日益復雜和復雜的性質，直接導致光學元件的精密加工進入了一個全新的時代。球面光學中詳述的程序對于開發非復雜光學元件非常重要。這些方法包括傳統的研磨和拋光技術。然而，由于這些形式程序提供的尺寸精度的限制，使用這些方法只能部分構建復雜的光學元件。多軸加工和精確測量是生產此類零件的必要條件。為了滿足非球面和微結構光學元件非常嚴格的公差要求，必須使用在極其精確的設備上執行的金剛石工具的精密切割技術。使用這種方法可以獲得高表面質量和更嚴格的公差。這些超精密制造技術用于生產光學元件及其模具的尺寸精度。這種精度對于光學元件正常工作是必要的。

本文將介紹各種超精密加工工藝、它們的應用，以及選擇精密加工服務提供商時要記住的一些因素。

超精密光學元件制造方法

最常見的方法包括使用超精密技術和金剛石切削工具來制造表面質量超過幾分之一微米Ra的復雜微型光學元件。為了實現復雜的表面幾何形狀、自由曲面和真正的3D結構，需要研究許多非常規的多軸加工方法，以發現不同程度的精度。

刀具切削刃的鋒利度和圓度是確定所制造光學元件的整體質量時要考慮的兩個最重要的方面。因此，集成了獨特的刀具幾何形狀。這些刀具幾何形狀包括金剛石微型立銑刀、球頭立銑刀和其他用于成型和車削的工具。

單點本能金剛石切削刀具與超精密無振動數控機床、小型刀架和適當的夾具相結合，可以適當有效地去除工件材料。由于其令人難以置信的高度鋒利度，它保證了傳遞到工件的切削力非常強大和集中。正因為如此，其他地方的變形很少，以及特殊的表面質量和適當的形狀。

使用金剛石工具車削單點

當需要生產旋轉對稱的光學元件時，實現這一目標的一種選擇是利用這種加工。這種切片方法非常有效且省時。使用這種方法，可以實現快速的切削速度以及高水平的表面精加工，Ra值小于5納米。使用這種方法生產的物品的尺寸精度直接歸因于所使用的工具。在加工過程中，熟練的工程師計算整個刀具路徑的刀具半徑和半徑補償值。必須將工具的波紋度控制在工具半徑的0.1微米的水平，以實現亞微米范圍內的精度。

另一方面，如果需要，可以在此過程中使用使用尖頭工具的切入式切削來創建更簡單的表面結構。

銑削和飛切

銑削，特別是計算機數控(CNC)銑削，提供了加工復雜表面幾何形狀的出色能力。可以制造具有自由形狀的光學元件表面處理。生產相機鏡頭和汽車照明原型等光學部件需要能夠在計算機數控銑床上進行至少三軸銑削的加工服務提供商。然而，擁有以下能力五軸加工非常適合改善光學表面特性，信譽良好的加工服務提供商向其客戶保證這一點。立銑刀、球頭立銑刀和飛切刀具構成了用于生產光學元件的金剛石銑削刀具的三大類。

球頭立銑刀是制造精度高達D0.5毫米的自由曲面幾何形狀的首選工具。此外，可靠的加工服務供應商可以提供從R0.1到R0.15毫米范圍內的內角精度。在雕刻凹槽時，飛切工具非常有用。在處理平面表面時，飛切是一種使用的技術。例如，飛切銑削方法可用于制造可用作反射器的激光鏡和金字塔結構。

精密加工在現代世界中的關鍵作用

近年來，消費電子行業對光學元件的需求顯著增加。值得注意的應用包括智能手機和數碼單反相機中使用的相機鏡頭以及激光打印機中的掃描鏡。它為該行業提出了一個重大障礙，即如何確保以最具成本效益的方式制造自由形狀光學元件的問題。然而，高精度加工（精密加工）使我們能夠保證這一點。

使用單個自由曲面鏡結構代替通過精密加工生產的傳統相機鏡頭，可實現相機設計的緊湊性，并在制造大量相機時顯著節省成本。

在激光打印機方面，精密加工的應用使得生產波長更短的激光成為可能，最終由于更小的打印點而提高了打印輸出。此外，自由曲面光學加工可以適應更長的波長，從而產生使用相同自由曲面透鏡的更具成本效益的量產激光打印機。