一种针对二次曲面反射镜的抛光制备方法技术

本发明专利技术公开了一种针对二次曲面反射镜的抛光制备方法，采用弹性气囊抛光技术进行预抛光，去除铣磨过程中砂轮与零件因直接刚性接触给零件表面带来的不规则的凹凸破坏层与裂纹层；采用高稳定性气囊抛光技术进行2D抛光，修正预抛光过程中形成的对称误差；五轴联动进行3D抛光，修正预抛光过程中形成的非对称误差；采用子孔径沥青抛光技术，进行自适应平滑抛光，在保证面形的前提下，降低镜面的中高频误差；本发明专利技术通过结合多种数控抛光工艺方式，最大程度的提高面形精修效率，缩短高精度二次曲面反射镜的加工时间，不需借助其他修正方式，仅组合数控抛光工艺实现高精度二次曲面反射镜的制备，提高二次曲面反射镜的生产效率。提高二次曲面反射镜的生产效率。提高二次曲面反射镜的生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种针对二次曲面反射镜的抛光制备方法


[0001]本专利技术属于光学加工
，具体涉及一种针对二次曲面反射镜的抛光制备方法。

技术介绍

[0002]随着光学系统的数量及精度的不断提升，其对光学零件的面形精度和加工效率提出了更为苛刻的要求。二次曲面反射镜在光学系统中具有减小光学系统的体积和重量、减少光学系统的像差的优势。大量使用二次曲面的光学系统已经或将要投入使用。尽管国内外学者在高精度二次曲面光学元件制造研究方面取得了很好的进展，相比之下，二次曲面反射镜的制造工艺却难以满足在数量和质量上日益增长的需求。因此迫切需要针对二次曲面反射镜高效高精度加工工艺开展研究。
[0003]传统方式抛光加工二次曲面反射镜时，根据二次曲面与最佳匹配球面的非球面度分布来调整镜面不同环形区域的去除率，经过一定时间的抛光加工后，来产生二次曲面面形。此种方法加工不确定度大、加工效率低、精度不高，因此正在逐步的淘汰。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种针对二次曲面反射镜的抛光制备方法，在加工的不同阶段选取合适的加工方法来实现二次曲面反射镜的高效、高精度加工，通过结合多种数控抛光工艺方式，最大程度的提高面形精修效率，缩短高精度二次曲面反射镜的加工时间。
[0005]为达到上述目的，采用技术方案如下：
[0006]一种针对二次曲面反射镜的抛光制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)采用弹性气囊抛光技术进行预抛光，去除铣磨过程中砂轮与零件因直接刚性接触给零件表面带来的不规则的凹凸破坏层与裂纹层；
[0008](2)采用高稳定性气囊抛光技术进行2D抛光，修正预抛光过程中形成的对称误差；
[0009](3)利用工件轴C轴、工具摆轴B轴、以及工具X、Y、Z轴五轴联动进行3D抛光，修正预抛光过程中形成的非对称误差；
[0010](4)采用子孔径沥青抛光技术，进行自适应平滑抛光，在保证面形的前提下，降低镜面的中高频误差。
[0011]按上述方案，步骤1中粗糙度采用接触式轮廓仪检测；抛光加工的参数为：聚氨酯抛光基底，厚度为1.6mm，工具轴转速为800
‑
1000r/min，工件轴转速为400
‑
800r/min，去除率为0.3
‑
0.5um/min，螺旋路径。
[0012]按上述方案，步骤2中面形采用接触式轮廓仪检测；抛光加工的参数为：聚氨酯抛光基底，厚度为1.2mm，工具轴转速为600
‑
800r/min，工件轴转速为500
‑
600r/min，去除率为0.1
‑
0.3um/min，螺旋路径。
[0013]按上述方案，步骤3中面形采用干涉仪无像差点法检测；抛光加工的参数为：聚氨酯抛光基底，厚度为1.2mm，工具轴转速为400
‑
600r/min，工件轴转速为10
‑
50r/min，去除率
为0.02
‑
0.1um/min，螺旋或栅格路径。
[0014]按上述方案，步骤4中面形采用干涉仪无像差点法检测；抛光加工的参数为：70#沥青抛光基底，工具轴转速为80
‑
200r/min，工件轴转速为10
‑
50r/min，去除率为0.01
‑
0.0.05um/min，螺旋或栅格路径。
[0015]按上述方案，步骤3和步骤4交互迭代进行，使二次曲面反射镜达到面形要求。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1)通过结合多种数控抛光工艺方式，最大程度的提高面形精修效率，缩短高精度二次曲面反射镜的加工时间。
[0018]2)采用弹性气囊抛光方式、五轴联动抛光方式、子孔径沥青抛光方式等多种工艺方法，实现高精度二次曲面反射镜低、中、高全频段误差控制收敛。
[0019]3)不需借助其他修正方式，仅组合数控抛光工艺实现高精度二次曲面反射镜的制备，简化工艺流程，提高二次曲面反射镜的生产效率。
附图说明
[0020]图1是本专利技术针对二次曲面反射镜的抛光制备工艺流程图；
[0021]图2是本专利技术中的实施例预抛光结果图；
[0022]图3是本专利技术中的实施例2D修正结果图；
[0023]图4是本专利技术中的实施例3D修正结果图；
[0024]图5是本专利技术中的实施例经自适应平滑抛光后继续修正最终结果图。
具体实施方式
[0025]为了详细说明本专利技术的特点所在，现结合附图对本专利技术的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。所用加工及检测仪器，均为市售购买获得的常规产品。
[0026]本专利技术针对二次曲面反射镜的抛光制备工艺流程参照附图1所示，具体过程如下：
[0027]预抛光：预抛光是去除铣磨过程中砂轮与零件直接刚性接触给零件表面带来的不规则的凹凸破坏层与裂纹层。其特点是去除压力大、去除量多。主要作用是让零件表面光洁度快速达到图纸要求。在二次曲面的加工工艺中。预抛光加工的参数为：聚氨酯抛光基底，聚氨酯厚度为1.6mm，工具轴转速为800
‑
1000r/min，工件轴转速为400
‑
800r/min，去除率为0.3
‑
0.5um/min，螺旋路径，弹性压缩量1mm，直到零件表面达到规定的光洁度为止。图2为预抛光的完成后的结果，PV＝0.846λ，RMS＝0.156λ(λ＝632.8nm)。
[0028]2D修正：在预抛光完成后，零件有些面型误差是对称的，有些面型误差是非对称的。此时就要进行2D修正抛光，其特点是修正对称误差效率高，但却无法修正非对称误差。2D修正抛光加工的参数为：聚氨酯抛光基底，聚氨酯厚度为1.6mm，工具轴转速为800
‑
1000r/min，工件轴转速为400
‑
800r/min，去除率为0.3
‑
0.5um/min，弹性压缩量0.5mm，螺旋路径。2D修正抛光过程中使用接触式轮廓仪为测量仪器，经过迭代直至面形精修至PV＜0.5μm，方便后期3D修正抛光时进行干涉仪无像差点法检测。图3为2D修正抛光完成后干涉仪测量的结果，PV＝0.452λ，RMS＝0.071λ(λ＝632.8nm)。
[0029]3D修正：在2D修正抛光完成后，零件的对称误差已经被修掉，此时非对称误差已经显现出来，此时就需要用到3D修正抛光来修掉此种误差。3D修正抛光的特点是可修正非对
称误差。其原理是利用工件轴C轴、工具摆轴B轴、以及工具轴X、Y、Z轴五轴联动来修正非对称误差。抛光加工的参数为：聚氨酯抛光基底，厚度为1.2mm，工具轴转速为400
‑
600r/min，工件轴转速为10
‑
50r/min，去除率为0.02
‑
0.1um/min，弹性压缩量0.5mm，螺旋或栅格路径。3D修正抛光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对二次曲面反射镜的抛光制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)采用弹性气囊抛光技术进行预抛光，去除铣磨过程中砂轮与零件因直接刚性接触给零件表面带来的不规则的凹凸破坏层与裂纹层；(2)采用高稳定性气囊抛光技术进行2D抛光，修正预抛光过程中形成的对称误差；(3)利用工件轴C轴、工具摆轴B轴、以及工具X、Y、Z轴五轴联动进行3D抛光，修正预抛光过程中形成的非对称误差；(4)采用子孔径沥青抛光技术，进行自适应平滑抛光，在保证面形的前提下，降低镜面的中高频误差。2.如权利要求1所述针对二次曲面反射镜的抛光制备方法，其特征在于步骤1中粗糙度采用接触式轮廓仪检测；抛光加工的参数为：聚氨酯抛光基底，厚度为1.6mm，工具轴转速为800
‑
1000r/min，工件轴转速为400
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800r/min，去除率为0.3
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0.5um/min，螺旋路径。3.如权利要求1所述针对二次曲面反射镜的抛光制备方法，其特征在于步骤2中面形采用接触式轮廓仪检测；抛光加工的参数为：聚氨酯抛光基底，厚度为1.2mm，工具轴转速为600
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙洁斐，高凡，李忠，熊涛，伊博，李通，罗耀明，
申请(专利权)人：湖北久之洋红外系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：