[發明專利]一種鋁合金反射鏡高表面質量加工方法

在審

• 申請號: 201811215441.8
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109176161A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 彭小強;胡皓;李信磊;關朝亮;鐵貴鵬;戴一帆
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種鋁合金反射鏡高表面質量加工方法，實施步驟包括：通過小磨頭數控研拋平臺對鋁合金反射鏡試件相同材料的鋁合金鏡面在給定工藝參數條件下進行定點小磨頭光順拋光獲取拋光去除效率；測量鋁合金反射鏡試件的氧化膜厚度；根據氧化膜厚度、拋光去除效率確定小磨頭光順拋光作業的最優小磨頭拋光工藝參數；進行小磨頭光順拋光作業；對鋁合金反射鏡試件的表面進行清潔，并判斷清潔后的表面質量是否達到指標要求。本發明能夠抑制消除鋁合金反射鏡超精密切削過程中的伴生車削紋路，克服傳統鋁合金反射鏡拋光技術在表面質量提高上存在的不足，實現高質量表面的獲得，提升了光學零件低缺陷制造能力，為我國光學零件的超精密加工開辟新途徑。

技術領域

本發明涉及光學元件加工技術，具體涉及一種鋁合金反射鏡高表面質量加工方法。

背景技術

鋁合金具有易加工成形、輕質、高導熱性和低成本等優良特性，是航空航天光學系統中的常用材料，這些光學系統使用鋁合金作為結構部件的同時使用其作為鏡體以實現光機一體化，從而避免鏡面和機械結構由于材料不同、熱脹冷縮不一致造成的鏡面畸變。另外，由于在紫外光到紅外光的較寬光譜范圍內均具有高反射率，鋁合金材料常用于制造反射鏡面。對于反射鏡面，表面質量是其光學性能的重要影響因素，因此鋁合金反射鏡能否獲得高表面質量是其能否成為高品質光學元件的關鍵。

單點金剛石切削技術(single point diamond turning,SPDT)作為鋁合金鏡面加工的常用方法，可以較為高效地直接獲得滿足紅外光學系統成像要求的光滑表面，但其在鋁合金鏡面產生的周期性車削紋路等微結構會產生光散射，這極大地影響了鏡面的光學性能，致使切削后的鋁合金反射鏡很難直接應用于可見光和紫外波段。但是，鋁合金質軟，在加工過程中極易產生機械損傷，造成劃痕、磨損等表面缺陷，致使加工后表面平整度和光潔度低。同時缺陷處表面化學穩定性差，極易發生腐蝕。以上特點導致傳統拋光方法在鋁合金反射鏡上的應用不夠理想，難以獲得高表面質量光學表面。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種鋁合金反射鏡高表面質量加工方法，本發明依據小磨頭拋光可進行材料定量去除的優點優化了拋光工藝，實現了對鋁合金反射鏡表面輪廓誤差減小以及隨機化，能夠抑制消除鋁合金反射鏡超精密切削過程中的伴生車削紋路，克服傳統鋁合金反射鏡拋光技術在表面質量提高上存在的不足，實現高質量表面的獲得，提升了光學零件低缺陷制造能力，為我國光學零件的超精密加工開辟新途徑。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種鋁合金反射鏡高表面質量加工方法，實施步驟包括：

1)通過小磨頭數控研拋平臺對鋁合金反射鏡試件相同材料的鋁合金鏡面在給定工藝參數條件下進行定點小磨頭光順拋光，根據拋光前后表面面形差得到拋光去除效率Vr；

2)測量鋁合金反射鏡試件的氧化膜厚度H；

3)根據鋁合金反射鏡試件的氧化膜厚度H、拋光去除效率Vr確定通過小磨頭數控研拋平臺對鋁合金反射鏡試件在給定工藝參數條件下進行小磨頭光順拋光作業的最優小磨頭拋光工藝參數；

4)根據最優小磨頭拋光工藝參數生成小磨頭光順拋光數控代碼，通過小磨頭數控研拋平臺對鋁合金反射鏡試件在給定工藝參數條件下進行小磨頭光順拋光作業；

5)對鋁合金反射鏡試件的表面進行清潔，并判斷清潔后的表面質量是否達到指標要求，如果達到指標要求則結束并退出；否則，跳轉執行步驟2)。

優選地，步驟2)的詳細步驟包括：利用納米壓痕測試儀對鋁合金反射鏡試件進行循環加載實驗，獲得其硬度與彈性模量隨壓入深度的變化曲線，根據所述硬度與彈性模量隨壓入深度的變化曲線分析得到氧化膜與其基體之間的臨界位置，從而間接得到鋁合金反射鏡表面的氧化層厚度H。

優選地，步驟3)的詳細步驟包括：