數(shù)控單點金剛石車削機床技術(shù)是一種用于非球面光學(xué)零件的加工技術(shù)，該技術(shù)于20 世紀 60 年代由美國國防研究機構(gòu)率先開發(fā)，并在 80 年代得到推廣。
它利用超精密數(shù)控車床上的天然單晶金剛石刀具，在機床和加工環(huán)境的精確控制條件下，直接用金剛石刀具單點車削出滿足光學(xué)質(zhì)量要求的非球面光學(xué)零件。
該技術(shù)主要用于加工中、小尺寸和中批量的紅外晶體及金屬材料光學(xué)零件，具有生產(chǎn)效率高、加工精度高、重復(fù)性好、適合批量生產(chǎn)以及加工成本顯著低于傳統(tǒng)加工技術(shù)等特點。
采用這種金剛石車削技術(shù)加工的直徑小于 120 毫米的光學(xué)零件，其表面精度可達 1/2~1/4 波長，表面粗糙度的均方根值為 0.02~0.06 微米。
目前，可采用金剛石車削技術(shù)加工的材料包括有色金屬、鍺、塑料、紅外光學(xué)晶體（汞鎘碲化物、銻化鎘、多晶硅、硫化鋅、硒化鋅、氯化鈉、氯化鉀、氯化鍶、氟化鎂、氟化鈣、鈮酸鋰、KDK 晶體）、化學(xué)鍍鎳、鈹銅、鍺基硫?qū)倩锊ＡУ取?/span>
上述材料可直接滿足光學(xué)表面質(zhì)量的要求。該技術(shù)還能加工玻璃、鈦、鎢等材料，但目前還不能直接滿足光學(xué)表面質(zhì)量的要求，因此需要進行拋光。
除了直接加工球面和非球面光學(xué)零件外，數(shù)控單點金剛石車削技術(shù)還可用于加工各種光學(xué)零件的成型模具和光學(xué)零件本體，如玻璃模壓模具、復(fù)制模具、光學(xué)塑料注塑模具以及用于加工復(fù)制環(huán)氧樹脂光學(xué)零件的本體。
結(jié)合離子束拋光技術(shù)，該技術(shù)能夠加工高精度非球面光學(xué)零件；結(jié)合硬碳膜鍍膜工藝和環(huán)氧樹脂復(fù)制技術(shù)，能夠生產(chǎn)相對廉價的精密非球面鏡片和透鏡。
如果在金剛石車床上添加磨削附件，或者使用陶瓷刀具，安裝精密夾具，并采用-100°C 的金剛石切削，該技術(shù)的應(yīng)用范圍將進一步擴大。
目前，美國亞利桑那大學(xué)光學(xué)中心已用該技術(shù)取代了傳統(tǒng)的手工加工技術(shù)。然而，在加工玻璃光學(xué)零件時，它們無法直接被研磨成符合質(zhì)量要求的光學(xué)鏡片，還需要進行柔性拋光。
單點金剛石車削光學(xué)零件的技術(shù)和經(jīng)濟效果十分顯著。
例如，用傳統(tǒng)的研磨和拋光方法加工直徑為100 毫米的 90°離軸拋物面鏡，其表面精度最多只能達到 3 微米（5λ），加工時間需要 12 個月，每面拋物面鏡的加工成本為 5 萬美元。
然而，采用金剛石車削法僅需三周即可完成，加工成本僅為 4000 美元，表面精度可達 0.6 微米（1λ）。
美國霍尼韋爾公司利用這項技術(shù)加工 AN/AAD-5 紅外偵察設(shè)備的四面掃描旋轉(zhuǎn)鏡。旋轉(zhuǎn)鏡每邊尺寸為 88.9×203.2 毫米，每面的直線度要求為 1/2，角度精度為 90°±42。用車床在 15 個月內(nèi)加工了 124 個掃描旋轉(zhuǎn)鏡，質(zhì)量符合設(shè)計技術(shù)要求。每個旋轉(zhuǎn)鏡與傳統(tǒng)加工方法相比可節(jié)省 2770 美元。
霍尼韋爾公司用此工藝已生產(chǎn)了 200 個四面旋轉(zhuǎn)鏡，總共節(jié)省了近 90 萬美元。此外，為 AN/AAD-5 紅外偵察裝置加工了 10 萬面平面鏡，節(jié)省了 1000 多萬美元。
從 1980 年到 1990 年這十年間，美國國防部在包括平面（50×50 毫米）、多面體（直徑 90 毫米）、球面（直徑 100 毫米）和非球面（直徑 125 毫米）在內(nèi)的四種軍用光學(xué)零件的加工成本上總共節(jié)省了約 4 億美元。
單點金剛石車床是金剛石車削技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。
沒有金剛石車床，就不可能實現(xiàn)金剛石車削光學(xué)零件的新技術(shù)。
金剛石車床屬于高精度機床。機床的主軸精度和滑動運動精度比普通機床高出幾個數(shù)量級。主軸軸承和滑動導(dǎo)軌通常配備空氣軸承和液壓靜壓支撐結(jié)構(gòu)。機床運動部件的相對位置由光學(xué)位移測量裝置測量。
在整個工件加工過程中，使用激光干涉儀測量工件表面誤差。車床配備反饋裝置，能夠補償運動誤差。
金剛石車床的主要制造商是美國的莫爾精密機床公司（又稱摩爾公司）（13501282025）和莫爾精密精密公司（13522079385）。
20 世紀 90 年代，日本的東芝機械公司（15910974236）也開始生產(chǎn)此類車床。
摩爾機床公司生產(chǎn)和銷售的主要產(chǎn)品有莫爾 M-18 和 -40 非球面加工機床、莫爾 T 型車床床身、莫爾光學(xué)平面加工機床、莫爾 M-18 油浸式非球面加工機床等。莫爾精密精密公司生產(chǎn)和銷售的產(chǎn)品主要包括 MSG-325、ASG-2500、Nanoform 600、Ultra 2000 等金剛石車床。
日本東芝機械公司生產(chǎn)和銷售的產(chǎn)品是 ULG-100A（H）金剛石車床。
21世紀美國美國Precitech（普瑞思泰克13501282025）也加入了超精密設(shè)備生產(chǎn)，其產(chǎn)品主要包括MSG-325、ASG-2500、Nanoform X等，目前也廣泛應(yīng)用于各大光學(xué)元件制造廠.
炬科光學(xué)的SPDT加工元件已應(yīng)用于：
領(lǐng)域 產(chǎn)品類型 技術(shù)指標
紅外成像 硅、硒化鋅等非球面 表面粗糙度RMS 0.02–0.06μm
醫(yī)療測溫 鍺非球鏡 8-14μm 透過
