[发明专利]圆锥镜的磨削方法

说明书

一种圆锥镜的磨削加工方法，包括以下步骤：确定过母线的圆的半径；根据圆的半径和口径大小拟合成面型数据；根据圆锥镜的锥角和口径大小拟合成面型数据；两次拟合的面型数据相减等效成补偿的面型误差；将面型误差反馈到数控机床中进行磨削加工，并检测母线和锥角的精度。本发明解决了圆锥镜磨削过程中，锥角精度、母线直线度难以控制的问题。本发明采用数控机床能实现对圆锥镜的高精度磨削，提高了磨削阶段的加工效率，有效的降低表面及亚表面损伤，为后续抛光阶段减轻压力，节省成本。

技术领域

本发明涉及光学加工，特别是一种圆锥镜的磨削方法。

背景技术

圆锥镜是一种不同于一般的聚焦透镜(平凸透镜、双凸透镜、非球面透镜)的旋转对称锥体棱镜，与平行光经过聚焦透镜会聚于一点不同的是，平行光经过圆锥镜的光线变换为沿光轴成线性分布的光束。由于它的线焦特性，被广泛用于大景深成像系统、光学测试、激光谐振腔、实现无衍射光束等领域，尤其是在深紫外光刻照明系统光束整形中利用圆锥镜的锥顶角分割入射光束，通过环形照明提高分辨率的方式。这样就对圆锥镜磨削工艺提出了更高的要求。

由于圆锥镜是母线以一定角度绕z轴回转生成的，因此母线的直线度、顶角的精度决定了其在使用阶段的效果；其次，由于圆锥镜的母线在顶点弯折，所以不能按照传统球面或者平面磨削方法加工；最后，采用传统设备磨削的圆锥镜的精度低，母线方向容易产生台阶现象，且表面损伤严重。因此，为满足市场需求，需要提高现有的加工方法来实现圆锥镜的加工。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种圆锥镜的加工方法，该方法采用数控机床能实现对圆锥镜的高精度磨削，提高了磨削阶段的加工效率，有效的降低表面及亚表面损伤，为后续抛光阶段减轻压力，节省成本。

本发明的技术解决方案如下：

一种圆锥镜的磨削方法，其特点在于，包括以下步骤：

①根据待加工的圆锥镜的顶角和口径以及厚度尺寸，使用“solidworks”软件确定任意母线所在截面，通过母线的顶点和两个端点确定圆，得到该圆的半径R；

②将待加工的柱形坯料安装在数控机床上，启动数控机床将该柱形坯料的上端铣磨出一个具有所述的半径R和口径的球面，并称为圆锥镜加工面；

③使用“Matlab”软件拟合所述的圆锥镜加工面的面型数据W_R；

④使用“Matlab”软件根据所述的待加工的圆锥镜图纸中的锥形顶角和口径拟合所述的圆锥镜的面型数据W_A；

⑤使用“MetroPro”分析软件将所述的圆锥镜加工面的面型数据W_R和圆锥镜的面型数据W_A相减当作所述的圆锥镜加工面的面型误差数据W：W＝W_R-W_A，单位为μm；

⑥结合所述的半径R和口径，确定所述的数控机床的工艺参数，将所述的圆锥镜加工面的面型误差数据W输入所述的数控机床；

⑦所述的数控机床按照球面加工的方式对所述的圆锥镜加工面进行磨削，一个磨削周期结束后，形成并称为加工圆锥镜；

⑧使用三坐标测量机对所述的加工圆锥镜的母线的直线度和锥角进行检测，测试结果满足要求：即母线直线度优于3μm，锥角误差优于10″，则进入步骤⑨；如果不满足要求，再按下列公式计算面型误差数据W′，

W′＝W_R′-W_A，

式中，W_R′为使用“Matlab”软件将检测后的母线直线度误差、锥角角度误差拟合的面型误差数据，将该面型误差数据W′反馈给所述的数控机床并返回步骤⑦；

⑨结束加工。

本发明的优点是：