[發(fā)明專利]非球面光學(xué)零件短流程加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210337926.0
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102837228A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡皓;石峰;王寅;戴一帆;彭小強;宋辭
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)零件的加工方法，尤其涉及一種非球面光學(xué)零件的加工方法。

背景技術(shù)

非球面的制造非常復(fù)雜，需要專門測量系統(tǒng)，傳統(tǒng)加工方法雖然已經(jīng)比較成熟，但是需要專業(yè)的工匠技藝，確定性差，手工修拋的效率非常低。

傳統(tǒng)的計算機控制小工具(磨頭)拋光可以消除研磨粗拋后剩余的研磨損傷，并對面形具有光順效應(yīng)，但是數(shù)控小工具拋光技術(shù)，雖然得到了一定的發(fā)展，但由于小磨頭加工非球面時，拋光盤與鏡面不能完全“貼合”，導(dǎo)致拋光膠與拋光液的濃度不能保持長久穩(wěn)定，使得傳統(tǒng)的計算機小磨頭加工“去除函數(shù)”在加工過程中不能保持穩(wěn)定，加工收斂比較慢，需要大量的迭代加工，成本難于控制。

磁流變拋光技術(shù)可以克服傳統(tǒng)拋光的這些限制，其確定性高的特點可以帶來高的收斂比，特別是在精加工階段。磁流變拋光是一種可控柔體拋光，拋光液與鏡面接觸形成“柔性拋光膜”通過數(shù)控的方法使拋光液在鏡面上的截流狀態(tài)保持高度穩(wěn)定性，具有確定性高，精度高等優(yōu)點，但其在去除中高頻誤差上也有局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有非球面光學(xué)零件加工工藝加工周期長、確定性低的不足，提供一種高效率、高精度的非球面光學(xué)零件短流程加工方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種非球面光學(xué)零件短流程加工方法，主要包括以下步驟：

(a)研磨粗拋：對非球面光學(xué)零件進行研磨粗拋后，如果所述非球面光學(xué)零件表面出現(xiàn)損傷，利用磁流變進行損傷去除，否則，進入步驟(b)；

(b)面形誤差檢測與分析：通過面形誤差測量得到面形誤差峰谷值與面形誤差的均方根值，然后根據(jù)面形誤差峰谷值與面形誤差的均方根值的比值來判斷，即如果所述比值小于10時，進入下述步驟(c1)，否則，進入下述步驟(c2)；

(c)繼續(xù)選擇性加工：所述選擇性加工過程包括

(c1)采用磁流變修形迭代加工步驟去除低頻面形誤差，直到達到面形精度要求結(jié)束加工，否則，回到步驟(b)；或

(c2)采用計算機控制小工具光順迭代加工步驟去除中、高頻面形誤差，直到面形誤差測量與分析結(jié)果顯示面形誤差峰谷值與面形誤差均方根值的比值小于10時，進入所述步驟(c1)。

上述非球面光學(xué)零件短流程加工方法中，優(yōu)選的，所述步驟(c1)中磁流變修形迭代加工時，所用的拋光液為氧化鈰磁流變液，拋光輪轉(zhuǎn)速為100rpm～300rpm，拋光液液體流量為60Lit/Hour～180Lit/Hour。

上述非球面光學(xué)零件短流程加工方法中，優(yōu)選的，所述步驟(c2)中計算機控制小工具光順迭代加工時，所用的拋光磨料為氧化鈰。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明的非球面光學(xué)零件短流程加工方法，是利用磁流變非球面修形的高確定性與計算機控制小工具拋光對非球面中高頻的光順作用，在非球面加工中組合運用兩種拋光工藝，提高了非球面加工效率；其中，單獨利用計算機控制小工具(磨頭)加工非球面鏡面時，可以去除非球面鏡面的中、高頻誤差，但拋光盤與鏡面不能完全“貼合”，拋光膠與拋光液的濃度不能保持穩(wěn)定，使得傳統(tǒng)的小磨頭加工去除函數(shù)在加工過程中不能保持穩(wěn)定，而單獨利用磁流變拋光在修形中具有很高的確定性，可以去除大部分的低頻誤差，但對中、高頻段的面形誤差的修形能力受到一定的限制，本發(fā)明通過對兩種工藝各自優(yōu)勢的充分利用，能提高加工效率，節(jié)省加工時間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中離軸非球面反射鏡短流程加工的工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明實施例中的離軸非球面反射鏡經(jīng)過研磨粗拋后，計算機控制小工具光順前的面形誤差分布圖。

圖3為本發(fā)明實施例中的離軸非球面反射鏡經(jīng)過前期計算機控制小工具光順迭代加工步驟后的面形誤差分布圖。

圖4為本發(fā)明實施例中的離軸非球面反射鏡經(jīng)過磁流變修形迭代加工步驟后的面形誤差分布圖。

圖5為本發(fā)明實施例中的離軸非球面反射鏡在磁流變修形迭代加工步驟后、磁流變精修步驟之前經(jīng)過一次計算機控制小工具光順后的面形誤差分布圖。

圖6為本發(fā)明實施例中的離軸非球面反射鏡經(jīng)過磁流變精修步驟得到的面形誤差分布圖。

圖7為本發(fā)明實施例中加工過程中離軸非球面反射鏡面形誤差峰谷值PV值的收斂曲線分布圖。

圖8為本發(fā)明實施例中加工過程中離軸非球面反射鏡面形誤差均方根植RMS值的收斂曲線分布圖。

圖9為本發(fā)明實施例中的離軸非球面反射鏡經(jīng)過前期計算機控制小工具光順迭代加工步驟后的PSD分析曲線圖。