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[發明專利]一種可降低行程的離子束加工方法有效

專利信息
申請號: 201410029914.0 申請日: 2014-01-22
公開(公告)號: CN103771729A 公開(公告)日: 2014-05-07
發明(設計)人: 戴一帆;周林;李圣怡;解旭輝;廖文林;史寶魯 申請(專利權)人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
主分類號: C03C19/00 分類號: C03C19/00
代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008 代理人: 趙洪;周長清
地址: 410073 湖南省長沙市硯瓦池正街47號中*** 國省代碼: 湖南;43
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 降低 行程 離子束 加工 方法
【說明書】:

技術領域

發明主要涉及到光學加工領域,特指一種適用于大口徑光學零件的離子束加工方法。

背景技術

離子束修形加工是應用于光學零件確定性加工的一種新技術。離子束修形是在真空環境中,應用離子源發射的離子束轟擊光學鏡面,利用離子轟擊產生的物理濺射效應去除光學零件表面的材料。離子束修形具有納米量級的加工精度,是高確定性、高穩定性和非接觸的加工方式。離子束修形克服了傳統方法修形加工過程中的邊緣效應、刀具磨損和壓力負載等缺點。離子束修形適宜于加工高精度、非球面、異型、薄型等難加工光學零件。

目前,離子束加工光學零件有兩種加工方式,五軸加工方式(如圖1所示)和三軸加工方式(如圖2所示)。采用五軸加工方式時,在加工過程中需要使離子束2垂直入射工件1(如光學曲面),入射角始終是0°。這種加工方式下,離子源3相對工件需要五個運動自由度,即調整位置的X、Y和Z三個線性運動自由度和調整姿態的A和B兩個旋轉自由度。采用三軸加工方式時,在加工過程中離子束2的姿態保持不變,離子束2始終平行于工件1的軸線。這種加工方式下,離子源3相對工件僅需要三個運動自由度,即調整位置的X、Y和Z三個線性運動自由度。

相應的,離子束加工設備也可分為兩類,三軸加工設備和五軸加工設備。三軸加工設備僅有X、Y和Z三個線性運動軸,僅能進行三軸加工。五軸加工設備除了具有X、Y和Z三個線性軸之外,還具有A和B兩個旋轉軸。利用五軸加工設備,即可以進行五軸加工,也可進行三軸加工。可見,五軸加工設備通用性更好。

在離子束加工工藝中,尤其是加工大口徑的光學零件時,所需的X軸和Y軸行程較大,當所需的行程超過機床的運動行程時,離子束將無法轟擊到所要的加工點,因此將無法進行有效加工。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于:針對現有技術存在的技術問題,本發明提供一種原理簡單、易實現、適用范圍廣、尤其適應較大尺寸光學零件的可降低行程的離子束加工方法。

為解決上述技術問題,本發明采用以下技術方案:

一種可降低行程的離子束加工方法,基于五軸加工設備,當加工所需的X軸和Y軸行程大于機床行程時,擺動A和B兩個旋轉軸來移動離子束加工點,利用極限行程進行加工,同時對旋轉軸和Z軸運動坐標進行修正,并對駐留時間進行修正。

作為本發明的進一步改進:本發明具體步驟為:

(1)建立加工路徑;根據待加工光學元件的形狀和尺寸建立離子束修形加工路徑;其中,設拋光路徑上第i點Pi在工件坐標系的坐標為xwiywi;]]>

(2)計算加工路徑上各點的駐留時間和機床運動坐標;

(3)修正機床運動坐標;

(4)數控修形加工:根據步驟(3)計算得到的加工點機床運動坐標,對待加工光學元件的光學表面進行數控修形加工。

作為本發明的進一步改進:所述步驟(2)的具體步驟為:

(2.1)計算加工路徑上各點Pi處的加工駐留時間

(2.2)計算加工路徑上各點Pi處的機床運動坐標:

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