[發明專利]一種全自由曲面離軸三反系統的制造方法

有效

• 申請號: 201711376085.3
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108237436B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 李錦鵬;毛祥龍;謝永軍;王鵬;王鳳彪;高榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: B23Q15/00
• 分類號: B23Q15/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

1.一種全自由曲面離軸三反系統的制造方法，全自由曲面離軸三反系統包括支撐結構(1)和自由曲面鏡子，自由曲面鏡子安裝在支撐結構(1)上，自由曲面鏡子包括主鏡(601)、次鏡(602)和三鏡(603)；其特征在于，包括以下步驟：

1)加工自由曲面鏡子；

2)支撐結構(1)的加工，支撐結構(1)的加工以機床坐標系為基準，分別對各工作面進行超精加工，具體包含以下步驟：

2.1)選定主鏡支撐面(7)為第一個加工面，首先利用機床主軸(2)將主鏡支撐面(7)旋轉到與X軸垂直的位置，根據設計要求，確定主鏡支撐面(7)到機床坐標中心的距離，該機床坐標中心的X＝0，利用機床坐標控制，將主鏡支撐面(7)在X軸方向加工到指定的坐標位置；

2.2)在X方向加工的同時，根據設計要求，確定主鏡支撐面(7)在Y軸方向需要加工到的坐標，利用機床坐標控制，將主鏡支撐面(7)在Y軸方向加工到指定的坐標位置，此時，會在主鏡支撐面(7)Y軸方向的上端留下一個平臺，即Y軸所留平臺(8)；

2.3)在主鏡支撐面(7)沿著Z軸方向的末端安裝第一輔助長方塊并對第一輔助長方塊進行超精加工，加工結束時記錄Z軸方向的坐標；

2.4)主鏡支撐面(7)加工完成后，以主鏡支撐面(7)為起始位置將支撐結構(1)次鏡支撐面旋轉到與X軸垂直的位置，利用步驟2.1)和2.2)完成次鏡支撐面的加工；在次鏡支撐面沿著Z軸方向的末端安裝第二輔助長方塊，根據主鏡(601)、次鏡(602)直徑的差值，結合步驟2.3)所述坐標，計算得到次鏡支撐面上第二輔助長方塊所需加工到的坐標位置，利用機床坐標控制，將第二輔助長方塊在Z軸方向加工到指定的坐標位置；

2.5)次鏡支撐面加工完成后，以次鏡支撐面為起始位置將支撐結構(1)三鏡支撐面旋轉到與X軸垂直的位置，利用步驟2.1)和2.2)完成三鏡支撐面的加工；利用步驟2.3)和2.4)完成第三輔助長方塊的加工；

3)將自由曲面鏡子分別安裝到相對應的支撐工作面上，利用光學膠固定，即可完成全自由曲面離軸三反系統的制造。

2.根據權利要求1所述的一種全自由曲面離軸三反系統的制造方法，其特征在于：步驟1中對于自由曲面鏡子的加工的具體步驟為：對主鏡(601)、次鏡(602)和三鏡(603)任意一個鏡子，需要對鏡子底座平臺(5)、調平基準平臺(4)和自由曲面鏡面(6)進行超精加工，先加工鏡子底座平臺(5)和調平基準平臺(4)，記錄加工結束時鏡子底座平臺(5)在Z軸方向的坐標，結合設計時鏡子底座平臺(5)到鏡面中心的距離，計算得到鏡面中心最終在Z軸方向所需車削到的坐標，利用機床坐標控制，以鏡面中心為基準，將鏡面車削到指定的坐標位置，同時，利用超精加工設備保證鏡子的面形精度。

3.根據權利要求1或2所述的一種全自由曲面離軸三反系統的制造方法，其特征在于：支撐結構(1)加工好后不下機床，直接安裝三塊自由曲面鏡子；自由曲面鏡子在安裝時，三塊自由曲面鏡子安裝方式相同，具體步驟為：

首先，利用機床主軸(2)將支撐面旋轉到與X軸垂直應且要使Y軸所留平臺(8)處于Y軸負方向的位置；再將對應的自由曲面鏡子放進支撐面的孔里，其底座平臺與輔助長方塊和Y軸所留平臺(8)接觸，此時，利用機床上配置的調圓儀調節調平基準平臺(4)，使其與XZ平面平行；最后利用光學膠將自由曲面鏡子固定，逐個安裝好三塊自由曲面鏡子，全自由曲面離軸三反系統的制造完成。

4.根據權利要求3所述的一種全自由曲面離軸三反系統的制造方法，其特征在于：所述機床是指單點金剛石機床。