[發明專利]自由曲面光學零件的大氣等離子體數控加工方法

有效

• 申請號: 201310177053.6
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103273180A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 王波;李娜;姚英學;李國;金會良;辛強;金江;李鐸
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.自由曲面光學零件的大氣等離子體數控加工方法，其特征在于它的步驟方法是：

步驟一：在五軸聯動機床（4）的絕緣工作架（4-1）上安裝有大口徑的等離子體炬（1）或中口徑的等離子體炬（2）或小口徑的等離子體炬（3），大口徑的等離子體炬（1）或中口徑的等離子體炬（2）或小口徑的等離子體炬（3）可與射頻電源（5）的輸出端連接作為大氣等離子體放電的陽極；

步驟二：將待加工光學零件（6）裝卡在地電極（4-2）上，地電極（4-2）固定在五軸聯動機床（4）的水平運動工作臺（4-3）上；將地電極（4-2）接地作為大氣等離子體放電的陰極；當絕緣工作架（4-1）上安裝有大口徑的等離子體炬（1）時，大口徑的等離子體炬（1）的進氣端口（1-1）可通過絕緣工作架（4-1）上的導氣孔（4-4）、氣管（7-1）與混合等離子體氣源（7）導氣連通；當絕緣工作架（4-1）上安裝有中口徑的等離子體炬（2）時，中口徑的等離子體炬（2）的進氣端口（2-1）可通過絕緣工作架（4-1）上的導氣孔（4-4）、氣管（7-1）與混合等離子體氣源（7）導氣連通；當絕緣工作架（4-1）上安裝有小口徑的等離子體炬（3）時，小口徑的等離子體炬（3）的進氣端口（3-2）可通過絕緣工作架（4-1）上的導氣孔（4-4）、氣管（7-1）與混合等離子體氣源（7）導氣連通；

步驟三：使大口徑的等離子體炬（1）的放電工作面或中口徑的等離子體炬（2）的放電工作面或小口徑的等離子體炬（3）的放電工作面靠近待加工光學零件（6）的待加工表面，并使它們之間保持一定的放電間隙，放電距離范圍為2mm-5mm；

步驟四：預熱射頻電源（5）和混合等離子體氣源（7）中的氣體質量流量控制器，預熱時間為5-10分鐘；然后打開混合等離子體氣源（7），使離子體氣體的流量為0.5?L/min?-5?L/min，反應氣體流量為10?ml/min-?90?ml/min，輔助氣體與反應氣體流量的比例為0%-50%；

步驟五：當大口徑的等離子體炬（1）的放電工作面或中口徑的等離子體炬（2）的放電工作面或小口徑的等離子體炬（3）的放電工作面和待加工光學零件（6）的待加工表面之間的放電間隙內充滿等離子體氣體、反應氣體與輔助氣體的混合氣體后，啟動射頻電源（5），逐步增加射頻電源（5）的功率，使功率達到200W-400W，同時控制射頻電源（5）的反射功率為零，在射頻電源（5）工作的過程中持續穩定的通入混合氣體，使大口徑的等離子體炬）（1）的放電工作面或中口徑的等離子體炬（2）的放電工作面或小口徑的等離子體炬（3）的放電工作面和待加工光學零件（6）的待加工表面之間的放電間隙產生穩定的等離子體放電；

步驟六：根據待加工光學零件（6）的待加工表面相應位置的期望去除量，使大口徑的等離子體炬（1）或中口徑的等離子體炬（2）或小口徑的等離子體炬（3）進行多自由度運動，并且控制其在待加工光學零件（6）的待加工表面上不同位置的駐留時間；

步驟七：待加工完成后，關閉射頻電源（5）的電源，關閉混合等離子體氣源（7），取出待加工光學零件（6），對加工去除深度進行測量，以判斷是否達到加工要求。

2.根據權利要求1所述的自由曲面光學零件的大氣等離子體數控加工方法，其特征在于所述大口徑的等離子體炬（1）的放電工作面為方形平面或圓形平面，其材質為鋁，并與射頻電源（5）的輸出端連接作為大氣等離子體放電的陽極，其邊側位置設置有進氣口（1-1），進氣口（1-1）與絕緣工作架（4-1）上的導氣孔（4-4）的出氣口導氣連接；當大口徑的等離子體炬（1）進行大氣等離子體加工時，離子體氣體的流量為2?L/min-5?L/min，反應氣體的氣體流量為20?ml/min-90?ml/min，輔助氣體與反應氣體流量的比例為0%-50%，所加射頻功率范圍200W-400W。