超精密CNC应用之光学镜片模仁加工

前言:

精密和超精密制造工程是适应前沿高技术发展需求而发展起来的。它是一个国家重要经济和技术实力的体现,是其他高新技术实施的基础。精密和高精密加工范畴划分的界限:

光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头,简称镜头,其功能就是光学成像。光学镜头是光学成像系统中的必备组件,直接影响到成像质量的好坏,影响算法的实现和效果。20世纪以来,光电子技术快速发展,作为光电子领域重要信息输入端口的光学镜头应用范围也从最初的光学显微镜、望远镜、胶片相机等领域不断向安防视频监控、数码相机/摄像机、智能手机等领域渗透;近年来,随着移动互联网、物联网、人工智能等技术快速发展,光学镜头的应用领域进一步丰富,机器视觉、自动驾驶、智能家居、视讯会议、运动DV、VR/AR设备、无人机、3DSensing、计算机视觉等热门应用领域层出不穷,为光学镜头产业的持续发展注入了新的动力。

来源:中商产业研究院整理

镜头产业链中智能手机光学镜头是需求主力。从过去三年终端出货比例来看,智能手机、功能手机、平板电脑(Tablet)的出货比超过90%,其中智能手机占比最高,达到75%。电脑应用类产品的出货量占比仅有4%,车载镜头以及安全监控镜头出货量占比整体目前维持在1~2%。一般来说,镜头的片数越多,成像越真实。目前市场面上的手机大多采用5p(8M、13M)或6p(20M以上)镜头。随着手机相机要求的不断提升,像素的持续提高, 对镜片数量的要求也会逐步增加。

6P手机镜头

光学镜头行业具有较高的工艺壁垒,主要体现在:

精密光学镜片的成形,无论在模具设计、模仁加工、成形条件以及镜片测量上都需要高层次的技术和设备。近年来塑料镜片的应用范围不断增加,光学系统所需要的镜片曲率半径小、精度高、厚薄比大,更提高了成型技术的难度。以塑料镜片为例,塑料镜片成型的过程中需要将塑料摄入模具,然后经填充、保压、冷却三个步骤完成。因此,密射出成形的根本在于高精度的模具。模具的质量是镜片成形技术的关键,也是整个镜片制造过程中,花费最大的部分。而模仁作为一套模具的核心,也是附加价值最大的一个部分。模仁越精密,镜片的形状精度也会随之越高。

光学镜片模具组

模仁(DIE CORE)指的是用于模具中心部位的关键运作的精密零件。模仁一般结构极端复杂,加工难度非常大,造价很高,往往制造的人工支出大大超过材料的本身。对于模仁材料的选择直接关系到模具的造价和模具的使用寿命。

模仁模仁的加工是多道非常精密的工序共同完成,加工者必须清楚的了解轮廓的形状,且熟悉表面轮廓测量技术,并具有相当丰富的机械加工知识才能车削出高精度的模仁。目前行业内成像镜头使用的小口径非球面镜片的模仁表面形状误差可以加工到0.1um以下,RA(表面粗糙度)可以达到0.05um

万嘉科技UHS-550系列机床实现了超高精度技术突破,加工模仁表面粗糙度可达到Ra0.01μm,可完全实现进口替代。

加工案例

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