一块铝镜的账
去年接了红外系统的铝反射镜,6061退火料,面形要求λ/4,粗糙度Ra0.05。这活儿不在普通CNC的能力圈里,我们上了超精密车床,金刚石刀具,恒温20度±0.5的车间。
第一件试切,粗糙度Ra0.12,反射率只有82%。分析原因:进给每转0.008毫米还是大了,刀尖圆弧半径0.6毫米匹配不上,机床地基有微振。降到进给0.004毫米,加隔振地基复查,Ra进到0.06,反射率91%。
难点在装夹和检测
铝镜薄,装夹力大一点就塌。我们用真空吸盘加背面支撑环,吸力0.04兆帕,分三次精车,每次去0.05毫米。中间松一次夹具让应力释放,再吸上去精车收尾刀。整个面一刀走完,中途不停。
刀具是单晶金刚石,一把8000元,能干30件。普通钨钢刀根本出不来这个面,试过,粗糙度只能到Ra0.4,差一个数量级。金刚石刀对铝合金和铜是神器,对铁族材料反而磨损快,因为碳会扩散。
检测环境比加工还苛刻。激光干涉仪测面形,车间振动、气流、温度波动都有影响。我们把检测安排在夜里,人走光、空调恒速,λ/4的报告才出得稳。粗糙度仪用触针式加白光干涉仪双检。
成本构成:设备折旧占45%,刀具15%,恒温能耗10%,检测12%,人工18%。单件报价3800元,客户一开始嫌贵,看到国外同类件报价1.2万元,就不说话了。
运输和包装比加工还谨慎。铝镜用防振泡棉加独立木箱,箱内温湿度记录仪。有一次快递暴力分拣,面形撞出凹坑,一万元的件报废。后来光学件只走专车,运费贵三倍,但再没出过运输事故。
超精密加工的人员也要稳定。同一个操作工连续干同一种镜面,参数微调的经验积累在手上。我们光学班组三年没换人,新人来了先做三个月辅助。这行的隐性知识,培训手册写不全。
镜面件的检验报告要附环境温湿度,这是我们给客户的承诺。
光学件的判断标准跟结构件完全不同。结构件看尺寸,光学件看面形和粗糙度。把普通CNC的思路带进来,以为转速高就行,做十件废十件。这活儿要的是安静、恒温、耐心,三样缺一不可。