[发明专利]非球面光学零件短流程加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学零件的加工方法，尤其涉及一种非球面光学零件的加工方法。

背景技术

非球面的制造非常复杂，需要专门测量系统，传统加工方法虽然已经比较成熟，但是需要专业的工匠技艺，确定性差，手工修抛的效率非常低。

传统的计算机控制小工具(磨头)抛光可以消除研磨粗抛后剩余的研磨损伤，并对面形具有光顺效应，但是数控小工具抛光技术，虽然得到了一定的发展，但由于小磨头加工非球面时，抛光盘与镜面不能完全“贴合”，导致抛光胶与抛光液的浓度不能保持长久稳定，使得传统的计算机小磨头加工“去除函数”在加工过程中不能保持稳定，加工收敛比较慢，需要大量的迭代加工，成本难于控制。

磁流变抛光技术可以克服传统抛光的这些限制，其确定性高的特点可以带来高的收敛比，特别是在精加工阶段。磁流变抛光是一种可控柔体抛光，抛光液与镜面接触形成“柔性抛光膜”通过数控的方法使抛光液在镜面上的截流状态保持高度稳定性，具有确定性高，精度高等优点，但其在去除中高频误差上也有局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有非球面光学零件加工工艺加工周期长、确定性低的不足，提供一种高效率、高精度的非球面光学零件短流程加工方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种非球面光学零件短流程加工方法，主要包括以下步骤：

(a)研磨粗抛：对非球面光学零件进行研磨粗抛后，如果所述非球面光学零件表面出现损伤，利用磁流变进行损伤去除，否则，进入步骤(b)；

(b)面形误差检测与分析：通过面形误差测量得到面形误差峰谷值与面形误差的均方根值，然后根据面形误差峰谷值与面形误差的均方根值的比值来判断，即如果所述比值小于10时，进入下述步骤(c1)，否则，进入下述步骤(c2)；

(c)继续选择性加工：所述选择性加工过程包括

(c1)采用磁流变修形迭代加工步骤去除低频面形误差，直到达到面形精度要求结束加工，否则，回到步骤(b)；或

(c2)采用计算机控制小工具光顺迭代加工步骤去除中、高频面形误差，直到面形误差测量与分析结果显示面形误差峰谷值与面形误差均方根值的比值小于10时，进入所述步骤(c1)。

上述非球面光学零件短流程加工方法中，优选的，所述步骤(c1)中磁流变修形迭代加工时，所用的抛光液为氧化铈磁流变液，抛光轮转速为100rpm～300rpm，抛光液液体流量为60Lit/Hour～180Lit/Hour。

上述非球面光学零件短流程加工方法中，优选的，所述步骤(c2)中计算机控制小工具光顺迭代加工时，所用的抛光磨料为氧化铈。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的非球面光学零件短流程加工方法，是利用磁流变非球面修形的高确定性与计算机控制小工具抛光对非球面中高频的光顺作用，在非球面加工中组合运用两种抛光工艺，提高了非球面加工效率；其中，单独利用计算机控制小工具(磨头)加工非球面镜面时，可以去除非球面镜面的中、高频误差，但抛光盘与镜面不能完全“贴合”，抛光胶与抛光液的浓度不能保持稳定，使得传统的小磨头加工去除函数在加工过程中不能保持稳定，而单独利用磁流变抛光在修形中具有很高的确定性，可以去除大部分的低频误差，但对中、高频段的面形误差的修形能力受到一定的限制，本发明通过对两种工艺各自优势的充分利用，能提高加工效率，节省加工时间。

附图说明

图1为本发明实施例中离轴非球面反射镜短流程加工的工艺流程图。

图2为本发明实施例中的离轴非球面反射镜经过研磨粗抛后，计算机控制小工具光顺前的面形误差分布图。

图3为本发明实施例中的离轴非球面反射镜经过前期计算机控制小工具光顺迭代加工步骤后的面形误差分布图。

图4为本发明实施例中的离轴非球面反射镜经过磁流变修形迭代加工步骤后的面形误差分布图。

图5为本发明实施例中的离轴非球面反射镜在磁流变修形迭代加工步骤后、磁流变精修步骤之前经过一次计算机控制小工具光顺后的面形误差分布图。

图6为本发明实施例中的离轴非球面反射镜经过磁流变精修步骤得到的面形误差分布图。

图7为本发明实施例中加工过程中离轴非球面反射镜面形误差峰谷值PV值的收敛曲线分布图。

图8为本发明实施例中加工过程中离轴非球面反射镜面形误差均方根植RMS值的收敛曲线分布图。

图9为本发明实施例中的离轴非球面反射镜经过前期计算机控制小工具光顺迭代加工步骤后的PSD分析曲线图。