[發(fā)明專利]球罩光學(xué)元件的加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010723051.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN111890522B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 頓愛歡;孫政;張慧方;朱杰;吳福林;徐學(xué)科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所;上海恒益光學(xué)精密機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): B28B3/00
• 分類號(hào): B28B3/00;B28B11/08;B28B11/24;B24B13/00;B24B49/12;B24B47/20;B24B49/03
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種球罩光學(xué)元件的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）原材料定比混合：首先根據(jù)球罩元件最終性能指標(biāo)、重量及設(shè)定尺寸進(jìn)行球罩粉體材料比例及重量計(jì)算，并按照計(jì)算結(jié)果進(jìn)行稱重、混合，最終得到均勻的粉體；

2）熱等靜壓成型：把均勻的粉體放入熱等靜壓成型設(shè)備中，設(shè)定溫度、升溫速率以及壓力參數(shù)，然后啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行熱等靜壓成型；成型后取出球罩素坯，并利用千分尺進(jìn)行尺寸測(cè)量，并查看有無(wú)裂紋缺陷，滿足要求后移交下一工序；

3）素坯減薄處理：首先將素坯固定在精密數(shù)控車床工件架上，選擇合適的刀具，然后將熱等靜壓成型后的球罩素坯形狀及尺寸參數(shù)在數(shù)控機(jī)床電腦上構(gòu)圖，并設(shè)定去除量、去除速度、去除路徑參數(shù)，然后啟動(dòng)精密數(shù)控機(jī)床，按照精密數(shù)控車床設(shè)定參數(shù)對(duì)球罩素坯進(jìn)行減薄處理；該工序完成后進(jìn)行測(cè)量，滿足要求后進(jìn)入下一工序，如不滿足則繼續(xù)進(jìn)行精密車床減薄工序；

4）高溫?zé)Y(jié)：將減薄處理后的素坯放入高溫馬弗爐中，設(shè)定燒結(jié)溫度、升溫速率、保溫時(shí)間、降溫速率參數(shù)，然后啟動(dòng)高溫馬弗爐進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，高溫?zé)Y(jié)完成后取出球罩元件，并采用千分尺測(cè)量外形尺寸；滿足公差要求后進(jìn)入下一工序，如不滿足則樣品報(bào)廢；

5）銑磨成型：首先根據(jù)圖紙要求設(shè)定需要銑磨的公差范圍，然后將高溫?zé)Y(jié)后的球罩元件固定在數(shù)控光學(xué)銑磨加工中心工作臺(tái)上，然后使用固著金剛石砂輪銑磨工件，銑磨完成后采用千分尺、觸針式輪廓儀進(jìn)行外型尺寸及面形檢驗(yàn)，使用球徑儀測(cè)量球罩半徑并判斷銑磨誤差是否達(dá)到轉(zhuǎn)工序要求，若達(dá)到要求則進(jìn)入下一步，否則重新進(jìn)行銑磨加工；

6）凸面細(xì)磨：首先根據(jù)球罩元件的口徑和厚度尺寸選擇凸面上盤模并采用瀝青點(diǎn)膠方式將球罩元件點(diǎn)膠上盤；然后將帶有凸面朝上的球罩元件的上盤模固定放置在二軸機(jī)的細(xì)磨位置；接著將球罩元件凸面細(xì)磨盤倒放在所述的球罩元件凸面上；將鐵筆插入凸面細(xì)磨盤背部的固定孔中，并施加一定壓力，使細(xì)磨盤凹面與球罩元件凸面之間緊密貼合；然后選擇初始位置和進(jìn)給量，啟動(dòng)二軸機(jī)同時(shí)施加散粒碳化硼磨料開始研磨；

研磨一段時(shí)間約0.5h-1h后，停止機(jī)床，取下細(xì)磨盤并進(jìn)行尺寸、面形以及等厚指標(biāo)檢測(cè)，如此反復(fù)，直到球罩元件凸面磨到公差范圍時(shí)進(jìn)行下盤；

7）凹面細(xì)磨：首先將凹面細(xì)磨盤固定放置在二軸機(jī)的細(xì)磨位置；然后根據(jù)球罩元件的尺寸選擇合適的凹面上盤模并采用瀝青點(diǎn)膠方式將球罩元件點(diǎn)膠上盤；然后將帶有凹面朝上的球罩元件的上盤模倒扣在球罩元件凹面細(xì)磨盤；將鐵筆插入凹面細(xì)磨盤背部的固定孔中，并施加一定壓力，使細(xì)磨盤凸面與球罩元件凹面之間緊密貼合；然后選擇初始位置和進(jìn)給量，啟動(dòng)二軸機(jī)同時(shí)施加散粒碳化硼磨料開始研磨；

研磨一段時(shí)間約0.5h-1h后，停止機(jī)床，取下細(xì)磨盤并進(jìn)行尺寸、面形以及等厚指標(biāo)檢測(cè)，如此反復(fù)，直到球罩元件凹面磨到公差范圍時(shí)進(jìn)行下盤；

8）化學(xué)機(jī)械拋光：化學(xué)機(jī)械拋光的操作與細(xì)磨一致，采用散粒金剛石微粉進(jìn)行拋光工序；拋光過(guò)程每0.5h-1h即檢測(cè)一次，如果球罩元件的面形精度收斂到進(jìn)入干涉儀量程后，即采用激光干涉儀對(duì)所述的球罩元件的面形進(jìn)行測(cè)量，得到工件所需要的凹凸兩個(gè)面的面形誤差；在拋光過(guò)程中不斷觀察球罩光學(xué)元件表面形態(tài)，保證球罩光學(xué)元件完全拋亮且表面質(zhì)量完好，直到球罩元件面形精度達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求；

9）面形精度終檢檢測(cè)：上述加工流程完成后，采用數(shù)字化激光干涉儀和表面疵病檢測(cè)儀對(duì)球罩光學(xué)元件的面形和表面質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)球罩光學(xué)元件面形精度和表面質(zhì)量未滿足要求根據(jù)反饋情況，則返回步驟8），當(dāng)所述的球罩光學(xué)元件面形精度和表面質(zhì)量滿足要求，則結(jié)束加工；

所述的球罩元件工裝夾具和磨具需要根據(jù)球罩元件的尺寸和性能進(jìn)行專門設(shè)計(jì)加工，且口徑比元件大5-10mm。