Шлифовальный станок для инфракрасной оптики
An шлифовальный станок для инфракрасной оптики для производства изделий с малым отверстием — выпуклых, вогнутых или плоских на одном шпинделе, на заготовках из Ge, ZnSe, ZnS, Si или сапфира диаметром до Ø 100 мм, с точностью формы до ±0,005 мм и центровкой в пределах 20″.
Компактный сферический генератор для малой ИК-оптики
ПЛК + сервопривод, механическое центрирование с оптической проверкой оси с помощью центроскопа и один шпиндель, который обрабатывает выпуклые, вогнутые и плоские поверхности без смены инструмента.
Шлифовальный станок для ИК-оптики G-100 представляет собой компактный сферический генератор, построенный на чугунном основании для устойчивости к вибрациям — вибрация шпинделя находится в пределах ±3 мкм, что обеспечивает соблюдение допуска на форму тонкой германиевой линзы. Управление осуществляется с помощью ПЛК + сервопривода с английским интерфейсом HMI и ручным контроллером; это намеренно не полнофункциональное ЧПУ, поскольку для производства сферических деталей оно не требуется, а более простой интерфейс позволяет обучить нового оператора за одну смену.
- Диапазон заготовок Ø 10–100 мм · толщина ≤ 30 мм
- Точность позиционирования ±0,003 мм по каждой оси
- Биение шпинделя радиальное и осевое в пределах 0,005 мм
- Вибрация шпинделя смещение ≤ ±3 мкм
- Подшипники Механические подшипники NSK 7203C / 7005AC P4, естественное воздушное охлаждение
- Control ПЛК + сервопривод · Английский HMI · ручной контроллер · компенсация люфта отсутствует (прямой сервопривод)
Что делает шлифовальный станок с инфракрасной оптикой G-100
Сферический генератор, созданный для производства линз ИК-диапазона малого диаметра — не станок с ЧПУ для свободной формы, не настольный полировальный станок. Приведенные ниже характеристики — это то, что на самом деле определяет форму, производительность и выход продукции на производстве.
Выпуклые, вогнутые и плоские — один шпиндель
Один и тот же патрон обрабатывает все три типа поверхностей до Ø 100 мм. Нет необходимости менять шлифовальный круг или оснастку — измените программу, измените поверхность.
±0,005 мм форма, ≤ 20″ центровка
Форма поверхности после шлифовки остается в пределах 0,005 мм; центровка с проверкой оптической оси с помощью центроскопа остается в пределах 20 угловых секунд — достаточно точно для атермальных тепловизионных сборок.
< 0,2 мм сколов по краю
На германии и ZnSe — оба материала, которые наказывают неправильный подход к шлифовальному кругу. Стабильность шпинделя G-100 (вибрация ±3 мкм) и рекомендуемый гальванический шлифовальный круг (зернистость 350–400) вместе удерживают сколы в пределах допуска на центровку.
~45 сек / сторона цикла, Ø 40 мм Ge
Типичная шлифовка одной стороны на заготовке из германия Ø 40 мм с припуском 0,5 мм на сторону — достаточно быстро, чтобы небольшая линия тепловизионной техники не стала узким местом на этапе шлифовки.
ПЛК + сервопривод, не полный ЧПУ
Сознательно. Производственная сферическая шлифовка не требует лицензии на ЧПУ — контроллер ПЛК + сервопривод с английским HMI обучает нового оператора за смену и исключает стоимость лицензирования, которая ничего не дает при сферической обработке.
Чугунное основание, вибрация шпинделя ±3 мкм
Вибрация проявляется как ошибка формы и сколы по краю. Чугунное основание гасит ее, прецизионные подшипники NSK удерживают радиальное/осевое биение в пределах 0,005 мм, а естественное воздушное охлаждение предотвращает тепловые смещения в корпусе шпинделя.
В магазине клиента: 3 установки G-100, затем повторный заказ на 10 установок
Короткая прогулка по производственному цеху клиента, где работает шлифовальный станок для инфракрасной оптики G-100. Они начали с 3 установок, провели линию через один производственный цикл и вернулись за повторным заказом на 10 установок — всего 13 установок G-100 в одном цеху для одной и той же задачи.

▸ Цех клиента — 3 установки G-100, затем повторный заказ на 10 установок
Нужен ролик для чертежа вашей конкретной линзы? Когда вы запрашиваете пробную шлифовку, мы записываем прогон на вашей заготовке и отправляем ее вместе с отчетом по метрологии.
Почему шлифовка ИК-оптики с малым апертурой — это, прежде всего, проблема производительности
Для цехов, использующих шлифовальный станок для инфракрасной оптики для производства тепловизионных систем в больших объемах — линзы Ge или ZnSe Ø 20–60 мм для ручных прицелов, автомобильных систем ADAS или сенсорных модулей — движущей силой затрат является не цена материала. Слитки и пластины уже нарезаны. Важно, сколько деталей сходит со шлифовального станка за смену и сколько из этих деталей соответствуют спецификации с первого прохода.
Два показателя определяют это. Во-первых, время цикла на одну поверхность. Типичная германиевая линза Ø 40 мм с припуском 0,5 мм на одну сторону шлифуется за 40–50 секунд на G-100; при двухсторонней обработке это около 90 секунд плюс закрепление. При 60% загрузке в течение 8-часовой смены один G-100 производит 200–300 линз. Во-вторых, выход годных с первого прохода. G-100 поддерживает форму в пределах 0,005 мм и сколы менее 0,2 мм; этого достаточно, чтобы последующие этапы центрирования и полировки не возвращали материал обратно.
Где шлифовальный станок для инфракрасной оптики G-100 оправдывает свою стоимость по сравнению с универсальным фрезерным станком с ЧПУ для свободных форм, там же он оправдывает ее и по сравнению с аутсорсинговой шлифовкой: сферическая обработка не требует функционала фрезерного станка с ЧПУ для свободных форм, а аутсорсинг обменивает время цикла на время выполнения заказа. Теорию обработки поверхности и детали передачи от шлифовки к полировке см. в нашем шлифовка германиевых линз process page.
Сферическая генерация, плюс детали, которые все забывают указать в спецификации
Один шпиндель для трех типов поверхностей
Наклоните шлифовальный круг, измените программу — тот же патрон и шпиндель генерируют выпуклые, вогнутые или плоские поверхности на одной и той же заготовке линзы, если вам нужны обе стороны мениска. Сам шлифовальный круг представляет собой чашечный круг с гальваническим никелевым связующим зернистостью 350–400 на стальной основе #45; мы поставляем G-100 с одним кругом для каждой распространенной зернистости, а замена круга занимает менее пяти минут после калибровки шпинделя.
Центрирование перед шлифовкой, а не после
Интегрированный центроскоп позволяет достичь допуска центрирования ≤ 20″. Поместите заготовку в патрон, поверните центроскоп в оптический путь, вращайте патрон до тех пор, пока штифт оптической оси не установится стабильно на сетке, зафиксируйте. Теперь цикл сферической генерации имеет истинную опорную точку оптической оси, а не механическую опорную точку наружного диаметра. Децентрация готовой детали ограничивается тем, насколько хорошо вы настроили центроскоп, а не тем, насколько круглым был наружный диаметр заготовки.
G-100 не выполняет компенсацию люфта программно, поскольку сервопривод напрямую управляет шарико-винтовой передачей без необходимости компенсации люфта шестерен. Новые клиенты, которые запрашивают компенсацию люфта как пункт спецификации, обычно переносят его со станка с шаговым двигателем. На шарико-винтовых передачах с сервоприводом, как в данном случае, соответствующей характеристикой является повторяемость (здесь ±0,003 мм), а не люфт. Стоит отметить это, прежде чем в спецификации появится отметка "нет", и кто-то начнет беспокоиться.
Как специализированный сферический шлифовальный станок соотносится с ЧПУ для свободной формы и аутсорсингом?
Большая часть работы с ИК-оптикой малого апертуры является сферической или близкой к сферической. Специализированный станок для шлифовки инфракрасной оптики, такой как G-100, справляется с этим нативно. Полноценный шлифовальный станок с ЧПУ для свободной формы также выполнит эту работу, но он оптимизирован для асферических и свободных форм — функций, за которые вы платите, но не используете. Аутсорсинг обменивает время цикла на время выполнения. Вот как три подхода сравниваются при типичном производстве Ge диаметром 40 мм.
| Подход | Цикл / грань | Допуск формы | Настройка и обучение | Время выполнения |
|---|---|---|---|---|
| Полностью ЧПУ шлифовальный станок для свободной формы | 90–120 сек | жесткое (избыточное) | требуется ЧПУ-программист | дней |
| Аутсорсинг шлифовки | нет | зависит от поставщика | нет (передача чертежа) | 2–6 недель |
| G-100 специализированный сферический | 40–50 сек | Форма ±0,005 мм | ПЛК + портативный, одна смена | собственное производство |
G-100 выигрывает по времени цикла на своей родной задаче (сферическая, ИК с малым апертурой) и проигрывает станку с ЧПУ для свободной формы, если вам также нужны асферические поверхности на том же станке. Это реальный компромисс — если ваш ассортимент продукции составляет 70% сферических и 30% асферических деталей, два G-100 плюс станок с ЧПУ для свободной формы обычно превосходят три станка с ЧПУ для свободной формы как по капитальным затратам, так и по производительности за смену. Данные справочных материалов находятся в Техническая документация Crystran по германию; системы допусков для готовых линз ISO 10110.
G-100 будет генерировать почти сферические поверхности с контролируемым отклонением, но для настоящей асферической поверхности — с большим прогибом, изменяющейся кривизной — требуется шпиндель станка с ЧПУ для свободной формы с замкнутым контуром управления профилем. Честный ответ: пришлите нам чертеж вашей асферы, и мы скажем вам, справится ли G-100 или вам нужен другой станок.
Создан для производства ИК-оптики с малым апертурой
Почему шлифовальный станок для инфракрасной оптики G-100 занимает свое место на линии тепловизионной съемки — цифры, определяющие время цикла, выход годных и передачу допусков на центрирование и полировку.
Технические характеристики G-100
Стандартные характеристики инфракрасного шлифовального станка G-100. Каждая строка относится к уровню станка — без переноса данных из спецификаций другой модели.
| Диаметр заготовки | Ø 10 – 100 мм |
| Толщина заготовки | ≤ 30 мм |
| Типы поверхностей | выпуклая · вогнутая · плоская (один шпиндель) |
| Точность позиционирования оси | ±0,003 мм |
| Радиальное / осевое биение шпинделя | в пределах 0,005 мм |
| Вибрация шпинделя (смещение) | ≤ ±3 мкм |
| Форма поверхности после шлифовки | в пределах 0,005 мм |
| Допуск на центрирование (центроскоп) | ≤ 20″ угловых секунд |
| Допуск диаметра | ±0,01 мм |
| Круглость | ≤ 0,01 мм |
| Сколы кромки (Ge / ZnSe) | < 0,2 мм |
| Цикл / грань (Ø 40 мм Ge, припуск 0,5 мм) | ~40–50 сек |
| Цикл / грань (Ø 80–100 мм) | ~70–80 сек |
| Рекомендуемый круг | гальваническое никелевое связующее, зернистость 350–400 на стальной основе #45 |
| Охлаждающая жидкость | водорастворимая эмульсия |
| Подшипники | NSK 7203C / 7005AC P4 — механический, с естественным воздушным охлаждением |
| Линейные направляющие | Прецизионная рельса с предварительным натягом равной нагрузки в 4 направлениях |
| Шарико-винтовые пары | одногайка без фланца прокатная C7 предварительная нагрузка |
| Control | ПЛК + сервопривод · Английский HMI · ручной контроллер |
| Стандарт чертежа | ISO 10110 |
| Срок службы (при надлежащем обслуживании, чистая среда) | 20–30 лет |
Допуски на обрабатываемую часть передаются в центрировочную машину и полировальную машину. ISO 10110. Бюджет погрешности формы, оставшийся на этом этапе, определяет целевой показатель съема материала для полировальной машины.
Какие ИК-материалы шлифует G-100?
Хрупкие ИК-материалы, которые чаще всего встречаются в оптике для тепловизионных систем с малым апертурой и CO₂-лазерной оптике. Для каждого материала используется своя зернистость круга и режим подачи СОЖ — G-100 поставляется с наборами параметров для наиболее распространенных материалов, а новые наборы мы калибруем на заготовках, поставляемых заказчиком:
- Германий (Ge) — Моос 6–6,5, спайность по {111}; круг зернистостью 350–400, плавное врезание
- Селенид цинка (ZnSe) — более мягкие Моос 4–4,5, легко скалываются; легкий контакт, свежая суспензия
- Сульфид цинка (ZnS) — мультиспектральные и прозрачные марки; аналогичный подход, как для ZnSe
- Кремний (Si) — готовый набор параметров для шлифовки сферических поверхностей
- Сапфир — более медленный съем, но стабильная, устойчивая к царапинам конечная поверхность
- Оптическое стекло BK7 / K9 — эталонный рабочий процесс, если вам нужна быстрая проверка круга
Для углубленного изучения химии шлифовки ZnSe / ZnS — компромиссы между зернистостью круга, pH СОЖ, контроль сколов на кромке по {110} спайности — см. наш специализированный шлифовальный станок для оптики ZnSe / ZnS страница.
Как он вписывается в линейку ИК-объективов
Шлифовальный станок для инфракрасной оптики G-100 располагается между режущей установкой и полировальной машиной. Он принимает нарезанную заготовку линзы — обычно с ленточнопильного станка — и передает полировальной машине шлифованную поверхность с формой в пределах 0,005 мм и такой малой глубиной шероховатости, что время полировки ограничено. Здесь же происходит центрирование с проверкой центроскопом перед каждым циклом шлифовки.
Рассматриваете всю цепочку, а не только этап шлифовки? страница производства германиевых линз страница с решениями описывает пятиступенчатый рабочий процесс от слитка до покрытой линзы. Обычно вышестоящим звеном здесь является машина для резки германиевых пластин; полный ассортимент оборудования находится по адресу центре оборудования для производства инфракрасной оптики hub.
Для более крупных линз — светоделителей, оптики обороны с большой апертурой, всего, что превышает Ø 100 мм — G-100 не подходит. шлифовальный станок G-250 охватывает Ø 80–250 мм с теми же принципами генерации сферических поверхностей. Для глубокого изучения химии материалов ZnSe / ZnS на любом из станков эта же страница является инженерным справочником. И если вам действительно нужны асферические или произвольные оптические поверхности, полнофункциональный станок с ЧПУ лучше справится с задачей, чем любой из сферических генераторов серии G.
Получите образец шлифовки на вашей собственной заготовке
Выберите шлифовальный станок для инфракрасной оптики G-100, если вы занимаетесь сферической ИК-оптикой с малой апертурой — модулями тепловизоров, сенсорной оптикой, линзами ADAS — и вам нужен специализированный сферический генератор, который не станет узким местом вашей производственной линии. Отправьте нам чертеж готовой линзы и нарезанную заготовку; мы отшлифуем пробную деталь и вернем ее с метрологическим отчетом до того, как вы примете решение.
Vimfun · Соответствие ISO 9001 · Соответствие CE · поставки в более чем 20 стран
Среди клиентов оптики — Edmund Optics и Coherent.
Тел. +1 (408) 571-8651 · daria@endlesswiresaw.com
