用于非球面加工的离子束修形加工方法技术

技术编号：6684396 阅读：335 留言：0更新日期：2012-04-11 18:40

本发明专利技术公开了一种用于非球面加工的离子束修形加工方法，包括以下步骤：先通过检测、实验获取面形误差分布数据R和去除函数P；然后建立离子束修形加工路径，并测算该光学曲面各点的入射角φ；利用计算模型和驻留时间迭代算法计算驻留时间密度函数和材料去除量M，再计算各加工点处离子束的驻留时间；再根据已建立的加工路径和驻留时间，对待加工光学元件的光学表面进行线性三轴联动的数控修形加工；再进行面形误差检测，根据加工前、后的面形误差分布数据和M对P进行校正，使用校正后的去除函数重复前述步骤进行迭代加工，直到满足面形收敛精度要求，加工结束。本发明专利技术的加工方法稳定性好，加工精度高，可控性强，对设备要求低。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学元件加工
，尤其涉及一种曲面光学元件的离子束修形加工方法。
技术介绍
离子束修形是应用于光学零件确定性加工的一种新技术。离子束修形是在真空环境中，使用离子源发射的离子束轰击光学镜面，利用离子轰击产生的物理溅射现象去除光学零件表面的材料。离子束修形具有纳米量级的加工精度，是高确定性、高稳定性和非接触的加工方式。离子束修形克服了传统方法修形加工过程中的边缘效应、刀具磨损和压力负载等缺点。如图1中的A图所示，目前的离子束修形加工方法在实现对非球面等光学曲面1 的加工时，为了保持去除函数稳定不变，需要使离子束2垂直入射光学曲面1，即离子束2方向保持与光学曲面1的法线方向处重合。由于非球面等光学曲面1上法线方向是空间改变的，因此加工时，离子束2的入射方向也必须是空间改变的，以处处重合光学曲面1的法线方向(如图1所示)。所以，离子束2修形加工非球面等光学曲面1时，离子源3相对工件需要5个运动自由度，即调整位置的X、Y和Z三个线性运动自由度和调整姿态的ey 两个旋转自由度。因此，为实现非球面等光学曲面的修形加工，目前的离子束修形加工中必须使用五轴联动，加工设备必须具备五轴联动的运动系统。而五轴联动的运动系统不仅操作复杂，制备成本高，而且加工效率和加工效果还有待提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种稳定性好、加工精度高、可控性强、对设备要求低的。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种用于非球面加工的离子束修形加工方法，包括以下步骤(1)检测面形误差利用面形检测装置对待加工...

【技术保护点】
一种用于非球面加工的离子束修形加工方法，包括以下步骤：　　（１）检测面形误差：利用面形检测装置对待加工光学元件的非球面光学曲面进行面形误差检测，获取该光学曲面的面形误差分布数据Ｒ，记为ｒ（ｘ，ｙ）；　　（２）确定去除函数：应用离子束修形加工过程进行去除函数试验获取去除函数Ｐ，记为ｐ（ｘ，ｙ）；　　（３）建立加工路径：采用现有路径规划方法，根据待加工光学元件的形状和尺寸建立离子束修形加工路径；　　（４）测算入射角：在垂直于待加工光学元件光轴的平面内建立Ｘ－Ｙ直角坐标系，根据其光学曲面的曲面方程ｚ＝ｈ（ｘ，ｙ），测算该光学曲面各点法线与垂直入射离子束的夹角，即入射角φ；　　（５）确定驻留时间密度函数：利用计算模型ｒ（ｘ，ｙ）＝η（ｘ，ｙ）·［ｐ（ｘ，ｙ）＊τ（ｘ，ｙ）］和驻留时间迭代算法，计算本次加工控制所用的驻留时间密度函数τ（ｘ，ｙ）和材料去除量Ｍ；　　在所述计算模型中，ｒ（ｘ，ｙ）即为步骤（１）中检测获取的面形误差分布数据，ｐ（ｘ，ｙ）即为步骤（２）中获取的去除函数，η（ｘ，ｙ）为材料去除率系数，η（ｘ，ｙ）＝Ｙ（φ），Ｙ（φ）＝Ｙ↓［０］（φ）／Ｙ↓［０］（０），其中Ｙ（φ）为相对...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周林，戴一帆，解旭辉，廖文林，沈永祥，袁征，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：43

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