[发明专利]双真空室离子束抛光系统及抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子束抛光技术，尤其涉及双真空室离子束抛光系统及抛光方法。

背景技术

离子束抛光是高精度光学元件确定性加工的一种新技术，它基于低能离子直接轰击光学镜面时的物理溅射效应实现光学元件表面材料的去除。入射离子通过级联碰撞将能量传递给光学元件表面原子，当光学元件表面原子获得的能量足以克服表面束缚能时，便以原子形式从工件表面脱离出来，因此离子束抛光拥有纳米量级的加工精度。当低能离子束以可变的速度或驻留时间结合特定的路径扫过光学元件表面，从而精确地修正光学表面的局部面形误差。高确定性、高稳定性和非接触的加工方式，使得离子束抛光方法克服了传统抛光加工过程中的边缘效应、刀具磨损和压力负载等缺点，具有较高的加工收敛率，通常作为高精度光学元件加工的最后一道工序。

由于离子束抛光技术相对复杂，并且成本相对较高，国内开展研究的单位和公司比较少。最初只有中国科技大学和南京天文光学技术研究所做过一些基础性的实验。近年来，国防科技大学正在开展这方面的研究，研制出了国内第一台离子束抛光设备。该设备采用单真空室设计，将待加工工件放入真空室后将花费90分钟达到工作真空压力环境；为保护离子源，避免热的离子源被空气氧化，工件加工完毕后，需耗时120—180分钟等待离子源冷却至室温后才能将真空室充气至大气压力状态将工件取出；再加工将重复上述过程，因此现有离子束加工效率很低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、操作方便、可大大提高抛光效率、降低加工成本的双真空室离子束抛光系统及抛光方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种双真空室离子束抛光系统，包括真空工作室，所述真空工作室旁设有用于装卸工件的辅助真空室，所述真空工作室与辅助真空室之间设有用于控制二者通断的插板阀，所述真空工作室和辅助真空室内设有可在二者之间传送工件的工件传送装置。

所述工件传送装置包括传送小车、小车驱动组件和一对导轨，所述传送小车装设于所述一对导轨上，所述小车驱动组件驱动传送小车沿所述导轨行进。

所述一对导轨于插板阀处隔断，所述传送小车上沿行进方向至少设有三组滚轮，当传送小车行经导轨的隔断处时，至少两组滚轮保持支承于一对导轨上。

所述一对导轨中至少一条导轨上设有导向筋，各组滚轮上设有与所述导向筋配合的导向凹槽。

所述小车驱动组件包括与动力源连接的主动小齿轮、两个从动大齿轮以及沿所述导轨布置的齿条，所述主动小齿轮和两个从动大齿轮均装设于所述传送小车上，所述两个从动大齿轮分设于所述主动小齿轮两侧并与主动小齿轮、齿条啮合，所述两个从动大齿轮之间的中心距大于所述导轨于插板阀处的隔断距离。

所述传送小车上装设有工件托盘和用于驱动所述工件托盘升降的升降驱动装置。

所述升降驱动装置包括丝杆螺母传动机构、水平导轨、竖直导轨、连杆传动机构、升降驱动电机以及滑设于所述水平导轨上的滑块，所述丝杆螺母传动机构中的丝杆与升降驱动电机的驱动轴连接，丝杆螺母传动机构中的螺母与滑块连接，所述工件托盘滑设于所述竖直导轨上，所述连杆传动机构一端与滑块连接，另一端与工件托盘连接。

所述连杆传动机构包括与滑块铰接的第一连杆、与工件托盘铰接的第二连杆以及中部铰接于传送小车侧壁上的第三连杆，所述第一连杆和第二连杆分别铰接于第三连杆的两端。

所述真空工作室内设有离子源、离子源运动系统和中和器。

一种用上述的双真空室离子束抛光系统对工件进行抛光的方法，包括以下步骤，包括以下步骤，

S1）安装工件；

S2）真空环境下离子束抛光加工；

S3）取出工件；

在进行步骤S1）时，先在真空工作室旁的辅助真空室内将工件安装在工件传送装置上，再关闭辅助真空室，将辅助真空室抽气至真空工作室中的压力状态，打开真空工作室与辅助真空室之间的插板阀，通过工件传送装置将工件输送到真空工作室并在真空工作室中完成对工件的定位装夹，再将工件传送装置退回辅助真空室，关闭插板阀；

在进行步骤S3）时，先打开插板阀，工件传送装置进入真空工作室卸下工件，再通过工件传送装置将工件带回辅助真空室，关闭插板阀后向辅助真空室充气至大气压力，最后打开辅助真空室取出工件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：