Шлифовальный станок для оптики из ZnSe ZnS
Большое отверстие Шлифовальный станок для оптики из ZnSe ZnS для работы с халькогенидными ИК-материалами — окна для CO₂-лазера, многоспектральные менисковые линзы, первичные зеркала тепловизоров с большим отверстием. Зернистость круга, pH охлаждающей жидкости и частота подачи настроены на плоскость спайности {110} эти материалы склонны к сколам.
Шлифовальный станок с большой апертурой для работы с халькогенидами
Чугунное основание, шпиндель с подшипниками NSK, встроенный центроскоп — та же прецизионная рама, что и у меньшего G-100, масштабированная до Ø 80–250 мм и настроенная для более мягких халькогенидных материалов, из которых обычно изготавливаются более крупные оптические элементы.
Шлифовальный станок для оптики G-250 ZnSe ZnS является увеличенной версией меньшего G-100, используя те же прецизионные подшипники NSK, вибрацию шпинделя ±3 мкм и философию управления ПЛК + сервопривод. Отличия заключаются в массе рамы и геометрии шпинделя, рассчитанных на более крупные заготовки — Ø 80–250 мм — используемые в оптике для CO₂-лазеров, больших мультиспектральных первичных зеркал и объективов для тепловизионных систем оборонного назначения. Бак для охлаждающей жидкости поставляется с размерами для водорастворимой эмульсии, откалиброванной до pH, безопасного для ZnSe.
- Диапазон заготовок Ø 80–250 мм · толщина ≤ 45 мм
- Точность позиционирования ±0,003 мм
- Биение шпинделя радиальное и осевое в пределах 0,005 мм
- Вибрация шпинделя ≤ ±3 мкм смещения — критично для материалов с твердостью по Моосу 4–4,5
- Подшипники NSK 7203C / 7005AC P4 механические · естественное воздушное охлаждение
- Control ПЛК + сервопривод · Английский HMI · ручной контроллер
- Охлаждающая жидкость водорастворимая эмульсия · pH около 7 (безопасно для халькогенидов)
Чем отличается шлифовальный станок для оптики из ZnSe и ZnS
Станина и шпиндель G-250 относятся к тому же семейству прецизионных изделий, что и у меньших моделей. Отличия, важные для работы с ZnSe и ZnS, заключаются в шлифовальном круге, охлаждающей жидкости и ритме подачи — а также в диапазоне обрабатываемых заготовок, подходящих для окна CO₂-лазера.
Диапазон больших апертур Ø 80–250 мм
Создан для оптики из ZnSe и ZnS, которая фактически используется — окна CO₂-лазеров и менисковые линзы, большие многоспектральные первичные зеркала, объективы для тепловизионной техники оборонного назначения. Работа с халькогенидами с малой апертурой относится к G-100.
Зернистость круга откалибрована для халькогенидов
Гальваническое покрытие никелевой связью зернистостью 350–400 на стальной основе #45 — та же система круга, что и у меньших моделей серии G, но с более легким режимом правки. ZnSe имеет твердость по Моосу 4–4,5; круг, который отлично работал с германием, вырвет скол из ZnSe, если он будет работать слишком горячим.
pH охлаждающей жидкости около 7
ZnSe чувствителен к щелочной охлаждающей жидкости — pH выше 9 заметно мутит поверхность и портит подповерхностный слой для полировки. G-250 поставляется с почти нейтральной водорастворимой эмульсией и pH-метром для проверки при каждой заправке.
≤ ±3 мкм вибрация шпинделя
Число, ограничивающее сколы на краях мягких халькогенидов. Прецизионные подшипники NSK, тяжелая чугунная станина и естественное воздушное охлаждение удерживают шпиндель в пределах ±3 мкм смещения — этого достаточно, чтобы удерживать скол края менее 0,2 мм на ZnSe.
≤ 20″ центрирование на большой апертуре
Удлиненная стрела центроскопа достигает заготовок Ø 250 мм и считывает биение оптической оси так же, как и на 60-мм объективе тепловизора — с точностью до 20 угловых секунд. Форма готовой детали ограничивается центрированием, а не дрейфом шпинделя.
Смещение подхода круга программируется
Неправильный угол подхода круга к материалу с {110}-спайностью разрывает плоскость спайности по краю. ПЛК G-250 позволяет смещать подход в зависимости от материала — мы поставляем его с предустановленными настройками для ZnSe и ZnS, с профилями, редактируемыми через HMI.
Смотрите, как G-250 шлифует окно для CO₂-лазера
Два коротких ролика, показывающих, как на самом деле выглядит шлифовальный станок для оптики из ZnSe и ZnS в работе — подход с использованием охлаждающей жидкости, безопасной для халькогенидов, и рутинная настройка смещения круга, которая удерживает сколы на краю в пределах допуска на центрирование.
▸ Настройка — калибровка подхода круга для ZnSe
▸ Цикл — шлифовка мениска из ZnSe Ø 150 мм
Хотите увидеть, как обрабатывается чертеж вашего конкретного объектива? Когда вы запрашиваете пробную шлифовку, мы записываем прогон на вашей заготовке и отправляем ее вместе с отчетом по метрологии.
Почему сколы на краю являются статьей расходов при работе с ZnSe и ZnS
При шлифовке германия беспокоятся о подповерхностных повреждениях и форме. Шлифовальный станок для оптики из ZnSe и ZnS имеет другой список приоритетов: сначала сколы на краю, все остальное — потом. Причина механическая: оба материала имеют твердость по Моосу 4–4,5 (мягче германия при 6–6,5), и оба легко раскалываются по плоскости {110}. Подход круга, который создает чистый край на Ge — тот же круг, та же охлаждающая жидкость — отколет 0,3–0,5 мм от края ZnSe, если угол подхода не будет смещен относительно спайности.
При спотовой цене ZnSe в $400–$600/кг и стандартной цене ZnS в $80–$150/кг сам материал составляет четверть стоимости германия. Но затраты на сколотый объектив выше, чем стоимость материала. Заготовка окна для CO₂-лазера из ZnSe Ø 150 мм несет ~$200 сырого материала плюс стоимость резки, центрирования и любых предыдущих проходов шлифовки, которые довели ее до G-250. Скол, превышающий допуск на центрирование 0,2 мм, либо повторно закрепляется для второго прохода шлифовки (съедая запас на полировку), либо выбрасывается. Скол в 5% при партии из 100 деталей составляет $1,000+ отходов плюс время доработки, которое график никогда не предусматривал.
Шлифовальный станок для оптики из ZnSe и ZnS G-250 контролирует эти потери на круге — откалиброванный угол подхода для каждого материала, охлаждающая жидкость с почти нейтральным pH, более медленная подача, чем на том же станке, работающем с германием. Показатели, которых мы придерживаемся: < 0,2 мм скол на краю и ±0,005 мм форма. Полные свойства халькогенидных материалов приведены в Технические данные Crystran по ZnSe и Технические данные Crystran по мультиспектральному ZnS.
Круг, охлаждающая жидкость и подход — откалиброваны для халькогенидов
Выбор зернистости и связующего круга
Стандартный круг для шлифовального станка для оптики G-250 ZnSe ZnS — это гальванический круг с никелевым связующим зернистостью 350–400 на стальной основе #45 — тот же класс, который мы рекомендуем для германия, но с другим режимом правки. ZnSe быстрее забивает круг, чем Ge, потому что стружка мягче; мы правим каждые 30–40 деталей на линзе из ZnSe Ø 100 мм, против ~80–100 деталей на эквивалентной работе с германием. Для мультиспектрального ZnS правьте между каждой группой деталей — структура зерна CVD настолько варьируется, что "устоявшийся" круг воспринимается как "новый" круг на следующей партии.
pH и концентрация охлаждающей жидкости
ZnSe — это материал, для которого охлаждающая жидкость должна быть правильной. Простая вода оставляет меловую поверхность, видимую невооруженным глазом; щелочная охлаждающая жидкость (pH > 9) мутит подповерхностный слой таким образом, что полировщик не может это исправить. Мы поставляем G-250 с водорастворимой эмульсией, откалиброванной до pH 6,8–7,4 при концентрации 5–8%. Поставляемый pH-метр стоит рядом с баком охлаждающей жидкости, и оператор проверяет его при каждом заполнении. ZnS более терпим к pH, но реагирует одинаково на неправильную концентрацию — слишком разбавленная, и круг перегревается, слишком концентрированная, и проход очистки оставляет следы.
Если ваша мастерская использует общий контур охлаждающей жидкости с фрезерным станком с ЧПУ или шлифовальным станком для стекла, эта охлаждающая жидкость почти наверняка слишком щелочная для ZnSe (охлаждающие жидкости для фрезерных станков имеют pH 9–10 для защиты от ржавчины). Либо выделите отдельный контур охлаждающей жидкости для G-250, либо смиритесь с тем, что вам придется повторно полировать каждую линзу из ZnSe, чтобы восстановить чистоту поверхности. Мы не используем общие контуры охлаждающей жидкости — и упоминаем об этом в первый же день, потому что клиенты сталкивались с этой проблемой не один раз.
Как шлифовка с использованием связующего зерна соотносится с традиционной притиркой ZnSe?
Оптические мастерские по-прежнему вручную притирают линзы из ZnSe с использованием свободных абразивов на чугунной плите — традиционный подход для мягких хрупких материалов. Это работает, и опытный оператор может получить чистый край. Обратной стороной являются производительность, повторяемость и зависимость от оператора. Шлифовка с использованием связующего зерна на шлифовальном станке для оптики G-250 ZnSe ZnS достигает того же уровня сколов края с повторяемостью формы, которую можно проверить на тестовой плите, а не в последний удачный день оператора.
| Подход | Допуск формы | Скол края | Цикл / грань | Навык оператора |
|---|---|---|---|---|
| Ручная доводка (чугун + суспензия) | зависит от оператора | < 0,1 мм при хорошем результате | часы | высокий |
| Полностью ЧПУ шлифовальный станок для свободной формы | ±0,005 мм | < 0,2 мм | 2–3 мин | Программист ЧПУ |
| G-250 с абразивом на связке (эта страница) | ±0,005 мм | < 0,2 мм | 1–2 мин | ПЛК + ручной пульт |
Честный компромисс: ручная доводка выигрывает по краю скола при работе опытного оператора (суспензия не является твердым режущим инструментом — нечему зазубриваться). G-250 выигрывает по производительности, повторяемости и независимости от карьеры одного оператора. Если вы шлифуете ZnSe партиями по три штуки в квартал, используйте ручную доводку. Если вы шлифуете ZnSe еженедельно в производственных объемах, вам нужна машина с абразивом на связке, соответствующая вашему апертуре. Для рамок допусков готовых линз см. ISO 10110.
G-250 — это сферический генератор, а не шлифовальный станок для свободных форм. Для асферических поверхностей со значительным отклонением от наилучшей сферы лучше подходит полнофункциональный станок с ЧПУ для свободных форм. Мы сообщим вам при рассмотрении чертежа, какой из них подходит; отправка нам чертежа готовой линзы — самый быстрый способ узнать.
Создан для работы с халькогенидными ИК-материалами при большом апертуре
Что шлифовальный станок G-250 для оптики из ZnSe и ZnS обеспечивает для окон лазера CO₂ или больших многоспектральных первичных зеркал — числа, определяющие сколы по краю, форму и переход к полировке.
Технические характеристики G-250
Стандартные характеристики шлифовального станка для оптики G-250 ZnSe ZnS. Базовые показатели точности взяты от платформы серии G; диапазон обрабатываемых деталей, размеры шлифовального круга и поставляемая охлаждающая жидкость отличают эту модель для работы с халькогенидами.
| Диаметр заготовки | Ø 80 – 250 мм |
| Толщина заготовки | ≤ 45 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 (ZnSe / ZnS) | < 0,2 мм |
| Отгруженный круг | 350–400 грит гальваническое никелевое связующее на стальной основе #45 |
| Периодичность правки (ZnSe Ø 100 мм) | каждые 30–40 деталей |
| Охлаждающая жидкость | водорастворимая эмульсия · pH 6,8–7,4 · концентрация 5–8% |
| Проверка pH | pH-метр в комплекте в баке СОЖ |
| 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 |
| Смещение подхода колеса | программируемый по профилю материала через HMI |
| Стандарт чертежа | ISO 10110 |
| Срок службы (при надлежащем обслуживании, выделенный контур охлаждения) | 20–30 лет |
Допуски на шлифованную часть для центрирования и полировки согласно ISO 10110. Специфические для халькогенидов параметры — pH охлаждающей жидкости, частота правки круга — отличают этот технический паспорт G-250 от общего технического описания шлифовального станка для сферических поверхностей.
ZnSe и ZnS — два материала, для которых существует эта страница
Шлифовальный станок для оптики G-250 ZnSe ZnS также будет шлифовать Ge, Si, сапфир и оптическое стекло — это то же семейство станков, что и G-100. Но эта страница посвящена именно халькогенидам, потому что именно здесь выбор круга, химия охлаждающей жидкости и калибровка угла подхода имеют наибольшее значение. Вот практические данные о материалах, которые действительно нужны в цеху:
- Селенид цинка (ZnSe) — Твердость по Моосу 4–4,5, спайность по {110}. Спотовая цена $400–$600/кг. Окна для CO₂ лазера (10,6 мкм), менисковые линзы для тепловизионных систем в среднем и дальнем ИК-диапазоне, широкополосная пропускаемость 0,6–18 мкм. Чувствителен к щелочным охлаждающим жидкостям; требует pH 6,8–7,4 и концентрации эмульсии 5–8%.
- Сульфид цинка (ZnS) — стандартный / FLIR класс — Твердость по Моосу ~3, поликристаллический CVD. Спотовая цена $80–$150/кг. Оптика для тепловизионных систем в среднем и дальнем ИК-диапазоне в более дешевых сборках. Более терпим к pH охлаждающей жидкости, чем ZnSe, но реагирует так же на неправильную концентрацию.
- Сульфид цинка (ZnS) — многоспектральный — Моос ~4, горячеизостатически прессованный CVD с расширенным пропусканием в видимом диапазоне. Спотовая цена $200–$400/кг. Многоспектральная визуализация для обороны и наблюдения. Обработка круга между группами деталей — структура зерна настолько сильно варьируется от партии к партии, что отшлифованный круг воспринимается как новый на следующей партии.
Для Ge, Si, сапфира, BK7, работающих в том же диапазоне Ø 80–250 мм, G-250 справится с ними — выбор круга и подача меняются. Для работы с малыми апертурами Ø 10–100 мм из любого из этих материалов, включая ZnSe и ZnS, перейдите на страницу G-100.
Какое место занимает G-250 в линии халькогенидных ИК-оптических приборов?
Шлифовальный станок для оптики G-250 ZnSe ZnS располагается между режущей станцией и полировальным станком, как и его младший брат, но специфика обработки до и после меняется в зависимости от материала. Заготовки ZnSe обычно поставляются в виде, выращенном методом CVD (прямоугольные плиты или прессованные диски большого диаметра), а не в виде литых слитков, используемых для Ge. Центрирование выполняется на этом станке перед началом шлифовки; затем обработанная поверхность передается полировальному станку, настроенному на халькогенидную суспензию.
Для более широкого производственного процесса ИК-оптики — нарезки, центрирования, шлифовки, полировки, нанесения просветляющего покрытия — страница производства германиевых линз описывает тот же пятиступенчатый процесс, которому следует линия халькогенидов, с заменой материалов. Полный ассортимент оборудования находится в центре оборудования для производства инфракрасной оптики hub.
Для работы с халькогенидами малого диаметра (Ø 10–100 мм) — типичной для портативных тепловизионных модулей, оптики датчиков и маломощной оптики CO₂-лазеров — шлифовальный станок для инфракрасной оптики G-100 является правильным выбором, а не G-250. Применяется та же логика pH охлаждающей жидкости и подхода круга; просто он рассчитан на меньшую апертуру. Для работы с нехалькогенидными материалами в этом диапазоне Ø 80–250 мм (большие германиевые первичные линзы, большие сапфировые окна) G-250 по-прежнему подходит — просто отключите халькогенидную охлаждающую жидкость и отрегулируйте зернистость круга.
Получите образец шлифовки на вашем собственном заготовке из ZnSe
Выберите шлифовальный станок для оптики G-250 ZnSe ZnS, если вы производите окна для CO₂-лазеров, мультиспектральные первичные объективы или объективы для тепловизионной съемки с большой апертурой и вам нужен сферический генератор, который поставляется с уже откалиброванной химией охлаждающей жидкости и логикой подхода круга для халькогенидов. Отправьте нам чертеж готовой линзы и заготовку из ZnSe или ZnS; мы отшлифуем пробную деталь и вернем ее с отчетом о метрологии, прежде чем 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