[发明专利]基于热加速腐蚀的光学元件加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种研磨、抛光机构，该装置适用于非球面光学元件的高效加工。

背景技术

非球面光学元件具有矫正多种像差，改善成像质量，简化光学系统并扩大视场等诸多优点，在军用和民用领域众多的光电产品中已得到广泛应用。但非球面光学元件的加工仍然存在设备昂贵、精度低、效率低下的等题，严重制约了相关产业和科研项目的发展。

小磨头抛光技术是针对非球面的加工困难提出的一种定量抛光技术。由于其加工的确定性和广泛性，目前该技术已成为各大光学加工车间主要的加工手段。

小磨头的优点是基于高斯型的去除函数，容易实现定量控制，且有小的边缘效应。但其主要缺点是容易产生中高频误差、加工效率低且相关设备昂贵。基于大磨头的抛光技术，是显著提高非球面加工效率的有效方式。目前主要的大磨头技术包括应力盘技术和应力镜技术，其中应力镜技术采用球面整面抛光方法，具有更优的加工效率，但由于其弹性力学原理，改技术只能用于超薄反射镜的加工。

发明内容

本发明提供一种基于热加速腐蚀的研抛方法，主要解决了现有光学元件，尤其是非球面光学元件加工时成本较高，加工效率较低的问题。

本发明的具体技术解决方案是：

该基于热加速腐蚀的光学元件加工方法，包括以下步骤：

1]确定加工的目标形状；

2]根据确定的目标形状和被加工工件形状确定被加工工件表面各点需要去除的量；

3]根据步骤2中确定被加工工件表面各点需要去除的量，设定被加工工件上各点腐蚀液的温度及腐蚀液需驻留时间；

4]通过与被加工工件相匹配的腐蚀液，依据步骤3中设定的被加工工件上各点腐蚀液的温度及腐蚀液需驻留时间对被加工工件进行腐蚀加工，腐蚀至步骤1中确定的加工形状。过程中可能需要多次迭代，最终收敛至一定精度范围内。

上述步骤4过程中，还需对被加工工件表面进行辅助机械抛光，以平滑腐蚀表面，具体可采用传统抛光盘抛光或气囊式机械抛光。

上述步骤4中腐蚀加工具体是根据各点腐蚀液的温度建立温度场进行加工，确保生成需要的平衡温度场，将被加工工件浸泡在温度场腐蚀液中完成，温度场采用电热丝生成，亦可以采用微波式或投影式辐射生成；或采用恒温腐蚀液，通过调整腐蚀时间来完成对被加工工件表面不同点的腐蚀加工。

上述步骤4中，腐蚀加工是在密闭环境中进行，避免了腐蚀液对加工者的影响。

本发明的优点在于：

1、效率更高。腐蚀液的引入及温度控制变量的引入，大幅提高了材料去除能力，可以实现非球面的铣磨。

2、成本低廉。目前常用的CCOS、磁流变、离子束等设备价格昂贵。而该发明仅是常规的温度控制，把复杂精确的轨迹控制转化为相对低廉的温度控制。所需设备且商业可获得，不需要定制。

附图说明

图1为实施例1原理示意图；

图2为实施例2原理示意图；

图3为实施例3原理示意图。

具体实施方式

以下给出三种实施例来说明本发明的加工方法。

实施例1：

如图1所示：基于热加速腐蚀的射流研抛方法

其中：1为6轴工业机器人，2为喷嘴，3为被加工件，4为密闭室，5为储液装置，6为过滤器，7为工业机器人控制器，8为工业PC，9为温度控制器，10为加热装置，11为泵。

参照图1，基于热加速腐蚀的射流研抛方法采用将被加工件倒置并连至固定装置上，固定装置一侧设置被加工件，另一侧与旋转主轴固定连接；腐蚀液可以实现闭环循环利用，在储液装置中倒入与被加工件适配的腐蚀液，经过过滤器、加热装置和泵后，通过喷嘴作用在被加工工件上，然后腐蚀液夹杂被腐蚀掉的工件材料重新落入到储液装置中。喷嘴的运动控制是通过工业机器人来实现的。由于本发明的核心就是利用腐蚀液，因此应注意腐蚀液对其它部件的影响，包括工业机器人、储液装置、管道等都要进行防腐蚀处理。另外应小心腐蚀液对加工者的影响，因此加工过程中，应使用密闭室来进行隔绝。