[发明专利]自由曲面光学零件的大气等离子体数控加工方法

摘要

自由曲面光学零件的大气等离子体数控加工方法，它属于等离子体加工大口径非球面光学零件的技术领域。它是为了解决高精度大口径非球面光学零件的加工效率和表面质量问题。它的步骤一：在工作架上安装有大口径的等离子体炬或中口径的等离子体炬或小口径的等离子体炬；步骤二：将待加工光学零件装卡在地电极上；步骤三：使大口径的等离子体炬或中口径的等离子体炬或小口径的等离子体炬靠近待加工表面；步骤四：预热；步骤五：启动射频电源；步骤六：使大口径的等离子体炬或中口径的等离子体炬或小口径的等离子体炬进行多自由度运动；步骤七：取出待加工光学零件。本发明采用三种不同口径的等离子体炬对大口径复杂曲面光学零件进行大气等离子体加工。

主权项

自由曲面光学零件的大气等离子体数控加工方法，其特征在于它的步骤方法是：步骤一：在五轴联动机床（4）的绝缘工作架（4‑1）上安装有大口径的等离子体炬（1）或中口径的等离子体炬（2）或小口径的等离子体炬（3），大口径的等离子体炬（1）或中口径的等离子体炬（2）或小口径的等离子体炬（3）可与射频电源（5）的输出端连接作为大气等离子体放电的阳极；步骤二：将待加工光学零件（6）装卡在地电极（4‑2）上，地电极（4‑2）固定在五轴联动机床（4）的水平运动工作台（4‑3）上；将地电极（4‑2）接地作为大气等离子体放电的阴极；当绝缘工作架（4‑1）上安装有大口径的等离子体炬（1）时，大口径的等离子体炬（1）的进气端口（1‑1）可通过绝缘工作架（4‑1）上的导气孔（4‑4）、气管（7‑1）与混合等离子体气源（7）导气连通；当绝缘工作架（4‑1）上安装有中口径的等离子体炬（2）时，中口径的等离子体炬（2）的进气端口（2‑1）可通过绝缘工作架（4‑1）上的导气孔（4‑4）、气管（7‑1）与混合等离子体气源（7）导气连通；当绝缘工作架（4‑1）上安装有小口径的等离子体炬（3）时，小口径的等离子体炬（3）的进气端口（3‑2）可通过绝缘工作架（4‑1）上的导气孔（4‑4）、气管（7‑1）与混合等离子体气源（7）导气连通；步骤三：使大口径的等离子体炬（1）的放电工作面或中口径的等离子体炬（2）的放电工作面或小口径的等离子体炬（3）的放电工作面靠近待加工光学零件（6）的待加工表面，并使它们之间保持一定的放电间隙，放电距离范围为2mm‑5mm；步骤四：预热射频电源（5）和混合等离子体气源（7）中的气体质量流量控制器，预热时间为5‑10分钟；然后打开混合等离子体气源（7），使离子体气体的流量为0.5 L/min ‑5 L/min，反应气体流量为10 ml/min‑ 90 ml/min，辅助气体与反应气体流量的比例为0%‑50%；步骤五：当大口径的等离子体炬（1）的放电工作面或中口径的等离子体炬（2）的放电工作面或小口径的等离子体炬（3）的放电工作面和待加工光学零件（6）的待加工表面之间的放电间隙内充满等离子体气体、反应气体与辅助气体的混合气体后，启动射频电源（5），逐步增加射频电源（5）的功率，使功率达到200W‑400W，同时控制射频电源（5）的反射功率为零，在射频电源（5）工作的过程中持续稳定的通入混合气体，使大口径的等离子体炬）（1）的放电工作面或中口径的等离子体炬（2）的放电工作面或小口径的等离子体炬（3）的放电工作面和待加工光学零件（6）的待加工表面之间的放电间隙产生稳定的等离子体放电；步骤六：根据待加工光学零件（6）的待加工表面相应位置的期望去除量，使大口径的等离子体炬（1）或中口径的等离子体炬（2）或小口径的等离子体炬（3）进行多自由度运动，并且控制其在待加工光学零件（6）的待加工表面上不同位置的驻留时间；步骤七：待加工完成后，关闭射频电源（5）的电源，关闭混合等离子体气源（7），取出待加工光学零件（6），对加工去除深度进行测量，以判断是否达到加工要求。