一種大外徑變形鏡主鏡的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大外徑變形鏡主鏡的加工方法，屬于變形鏡的加工【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的大外徑變形鏡主鏡的加工方法，包括選材—第一面加工——采用蜂蠟粘接上盤、環(huán)型精磨的方法精磨第二面——磁性壓盤上盤、環(huán)型拋光的方式拋光第二面——將零件浸進拋光液進行精拋光的加工——超聲波振動下盤。本發(fā)明的大外徑變形鏡主鏡的加工方法，主要解決外徑大、厚度薄的變形反射鏡的主鏡片加工難度大的問題，可適用于大尺寸相對厚度薄的變形鏡主鏡的加工，甚至可適用于尺寸與厚度比20以上、200以下的高精度平面反射鏡或者光學(xué)窗口的加工。
【專利說明】—種大外徑變形鏡主鏡的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變形鏡的加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種大外徑的變形鏡中主鏡的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在對空間觀察的需求越來越多，而大氣的湍流影響到對外觀察的精度，其湍流對成像的影響造成成像波前誤差的增加，使得分辨率變低很多；同時，對人體內(nèi)部器官的觀察也遇到類似的問題，鑒于此種問題，國內(nèi)外對自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)進行了多方面的研究，而其中變形反射鏡加工的技術(shù)一直是研究的瓶頸，對于變形鏡的要求是:當外置多頻振動接收到外界湍流的反饋信號的時候，給出多頻振動信號，由此推動電磁振動器對固定在變形鏡的吸引力的改變，由于吸引模塊成線性矩陣排列，從而引起變形鏡面形的改變，進行變形鏡要根據(jù)這些信號實時改變表面的波前誤差，以抵消由于大氣湍流產(chǎn)生的誤差。這樣，對變形反射鏡的要求就比較苛刻，主要原因是變形反射鏡的外徑比較大(外徑大于200mm即為“大外徑”)，另外其相對厚度比較薄(外徑與厚度的比大于10即為“薄”)，造成加工難度極大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對上述存在的問題，主要解決外徑大厚度薄的變形反射鏡的主鏡片加工難度大的問題，提供一種大外徑變形鏡主鏡的加工方法，可適用于大尺寸相對厚度薄的變形鏡主鏡的加工，甚至可適用于尺寸與厚度比20以上、200以下的高精度平面反射鏡或者光學(xué)窗口的加工。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的大外徑變形鏡主鏡的加工方法，包括以下步驟:
步驟一、將零膨脹光學(xué)玻璃ULE材料成型加工為外徑大于200mm的方形或者圓形零件，要求其厚度大于10mm，其中零件的外徑與厚度之比小于15 ;將該零件的其中一面設(shè)為第一
面，另一面為第二面；
步驟二、對零件的第一面進行精磨及拋光，要求第一面完工后零件的外徑與厚度之比為18?20，同時在第一面上外徑為200mm的范圍內(nèi)，其面形為低I個光圈；再對零件的四周進行倒角；
步驟三、對整個零件采用全封蠟方式上盤，將零件粘接在玻璃墊板上，對零件的第二面進行環(huán)型精磨，使加工后的零件厚度比主鏡的要求厚度要厚0.15mm?0.25mm ;再用丙酮或者溶蠟劑泡掉零件表面的封蠟，并清洗干凈；對第二面進行細沙研磨，確保第二面的面形為低圈。
[0005]步驟四、在第一面上涂一層光學(xué)保護漆，在磁性壓盤內(nèi)墊一層濕潤的棉布，將零件放入磁性壓盤的凹槽內(nèi)，確保零件的第一面與棉布之間相互吸引；將壓盤上的零件對準加工設(shè)備中的拋光磨具，并對第二面進行拋光；
步驟五、在拋光之前，對加有氧化鈰的拋光液采用超聲波清洗機進行超聲波振動約20分鐘，拋光液和環(huán)境溫度均控制在22?25度；對第二面進行拋光的過程中，需采用大外徑干涉儀對面形進行在線控制；當拋光的面形達到低2個光圈后，再將零件換至專用拋光機上進行浸夜拋光，使拋光液完全淹沒整個零件，并對第二面進行修正，確保第二面的面形為低I個圈；
步驟六、將磁性壓盤連帶零件放入超聲波清洗槽內(nèi)，要求零件向上，且在零件周圍加設(shè)有保護措施；振動約10?20分鐘，使零件與磁性壓盤自動分開。
[0006]由于采用了上述方法，零件為外徑大厚度薄的板狀零件，其加工的時候難度大，其重點工藝是在第二面的加工。因此針對第一面的加工時，采用較厚的材料，在環(huán)型加工設(shè)備上進行精磨及拋光不存在什么問題，只需要確保其零件的厚度在8且保證該第一面的面形為低I光圈(其中“低”即為“低圈”，具體是指整個面相對于標準平面鏡向內(nèi)凹面形，其中I個光圈是激光平面干涉儀器中用于衡量平面度的值)。針對第二面的加工，主要集中于拋光技術(shù)上，首先在拋光好的第一面上涂光學(xué)保護漆，主要用于加工過程中對零件的保護作用，避免其被損壞；其中磁性壓盤如圖3和圖4，凹槽主要由位于壓盤體邊部的壓邊形成，在設(shè)計的磁性壓盤內(nèi)墊一層保護的棉布，并保持棉布濕潤，再將零件放進加工好的凹槽內(nèi)，保證棉布和零件的第一面之間有吸引力(棉布和零件的第一面之間由于有分子之間的吸引，而不會產(chǎn)生相對滑動)，同時注意棉布四周的保護，確保整個零件在加工過程中，被放置于磁性壓盤中不會發(fā)生脫落。由于零件的磁性壓盤具有磁性，當遇到拋光模具時會產(chǎn)生相對的吸引力，這種吸引力相當于磨具給零件第二面的壓力，由于在磁性壓盤上的磁力均勻分布，從而使得零件壓力是均勻分布的；其中第二面為低圈，具體是指整個面相對于標準平面鏡向內(nèi)凹的面形。而其中將零件浸進拋光液中的加工方式，由于拋光液保持溫度的恒定，并帶走拋光過程中產(chǎn)生的熱量，確保了第二面被加工至低I個圈，以及下盤后光圈不變(即指整個面相對于標準平面鏡向內(nèi)凹的面形，其中I個光圈是光線儀器中用于衡量平面度的值)；超聲波振動下盤方法，將整個磁性壓盤和零件放入到清洗槽中，清洗液可從磁性壓盤四周上的缺口，進入到磁性壓盤和零件之間的空隙內(nèi)，從而使其零件自動脫落。通過本發(fā)明的方法，能解決外徑大厚度薄的變形反射鏡的主鏡片加工難度大的問題，可適用于大尺寸相對厚度薄的變形鏡主鏡的加工，甚至可適用于尺寸與厚度比將近100的變形鏡主鏡。
[0007]本發(fā)明的大外徑變形鏡主鏡的加工方法，在步驟三中，在確保第二面的面形為低圈的過程中，采用簡易球徑儀測量，在第二面的任意Φ180范圍內(nèi)，測得矢高誤差與標準平面鏡為小于0.005mm。
[0008]由于采用了上述方法，測得矢高誤差與標準平面鏡小于0.005mm，是指第二面中向內(nèi)凹的最低點至標準平面鏡面之間的距離要小于0.005mm，繼而保證該第二面的面形為低圈。
[0009]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的大外徑變形鏡主鏡的加工方法，主要解決外徑大厚度薄的變形反射鏡的主鏡片加工難度大的問題，可適用于大尺寸相對厚度薄的變形鏡主鏡的加工，甚至可適用于尺寸與厚度比20以上、200以下的高精度平面反射鏡或者光學(xué)窗口的加工。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是本發(fā)明中主鏡片的示意圖；
圖2是圖1的左視圖；
圖3是本發(fā)明中使用的磁性壓盤的示意圖；
圖4是圖3中的A-A視圖。
[0011]圖中標記:1_壓盤體、2_壓邊、3_螺孔、4_缺口、a_鏡邊長、b_鏡邊寬、h_鏡片厚、R-倒角、h1-壓盤寬、h2_壓邊寬、d-缺口寬。
【具體實施方式】
[0012]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0013]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0014]如圖1和圖2是本發(fā)明中要加工的大外徑變形鏡的主鏡片，圖3和圖4是本發(fā)明中所采用的磁性壓盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]本例中初步規(guī)劃出420mmX420mmX3mm的鏡片加工作為變形鏡的典型規(guī)格，透射波前控制在λ /4。其中對變形鏡質(zhì)量要求:尺寸規(guī)格為420mmX 420mmX 3mm ;表面質(zhì)量:S/D =60/40 ；面形質(zhì)量(透射波前):四分之一波長(λ/4)(波長:632.8nm)。
[0016]本發(fā)明的大外徑變形鏡主鏡的加工方法，其中材料:選取環(huán)境適應(yīng)性好的，零膨脹光學(xué)玻璃ULE，由于零件外徑大，厚度薄，在加工的時候難度大，其重點工藝是在第二面的加工。第一面加工時，采用較厚的材料，精磨及拋光采用環(huán)型拋光技術(shù)不存在什么問題，但是根據(jù)要求，需要控制零件的厚度大于10mm，外徑大于200mm，本發(fā)明針對的零件尺寸為420mmX420mm，其外徑遠遠大于200mm ;同時尺寸和厚度比為420* + 3=198，因此對整個鏡片的加工要求極高，因此首先將材料加工成方形或者圓形零件(外徑在200mm或以上，圓形以直徑計算，而方形以外接圓直徑計算)；本發(fā)明中將該零件的其中一面設(shè)為第一面，另一面為第二面；
步驟二、采用環(huán)型加工設(shè)備對零件的第一面進行精磨及拋光，要求零件的厚度為8同時確保第一面的面形為低I個光圈，再對方形零件的四周進行倒角；
步驟三、對拋好的第一面涂光學(xué)保護漆，進行保護處理；再采用全封蠟技術(shù)對零件進行上盤，將零件粘接在玻璃墊板上；并對零件的第二面進行精磨，使加工后的零件厚度為
3.15mm-3.20mm (比目標厚度要厚0.15mm?0.25mm)，面形為低圈；再用丙酮或者溶蠟劑泡掉零件表面的封蠟，并清洗干凈，再對第二面進行拋光；
步驟四、拋好的第一面涂光學(xué)保護漆，在磁性壓盤內(nèi)墊一層濕潤的棉布，將零件放入磁性壓盤的凹槽內(nèi)，確保零件的第一面與棉布之間相互吸引(棉布和零件之間由于有分子之間的吸引，不會產(chǎn)生相對滑動，特別要注意棉布四周的保護)；將磁性壓盤上的零件放到環(huán)型拋光機的拋光模具上(一般為鑄鋼，因此磁性壓盤和精磨及拋光模具有吸引力，這種吸引力相當于壓力，由于磁力的均勻分布，從而使得零件壓力是均勻分布的);
步驟五、在拋光之前，對加有氧化鈰的拋光液采用超聲波清洗機進行超聲波振動大約20分鐘，使得拋光粉分散均勻，顆粒度均勻分布，拋光液和環(huán)境溫度均控制在22?25度；利用環(huán)型加工設(shè)備對第二面進行拋光，拋光過程中，利用大外徑干涉儀對面形進行在線控制；當拋光的面形達到低2個光圈后，再將零件換至專用拋光機上進行浸液拋光，使拋光液完全將零件部分淹沒，并進行修正，確保第二面的面形為低I個圈；
步驟六、采用將磁性壓盤連帶零件放進超聲波清洗槽內(nèi)，要求輕微振動，振動約10?20分鐘，零件會自動與磁性壓盤分開，即實現(xiàn)下盤。
[0017]本發(fā)明的大外徑變形鏡主鏡的加工方法，主要解決外徑大厚度薄的變形反射鏡的主鏡片加工難度大的問題，可適用于大尺寸相對厚度薄的變形鏡主鏡的加工，甚至可適用于尺寸與厚度比將近200的變形鏡主鏡或者平面反射鏡、光學(xué)窗口。
[0018]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種大外徑變形鏡主鏡的加工方法，其特征在于:它包括以下步驟: 步驟一、將零膨脹光學(xué)玻璃ULE材料成型加工為外徑大于200mm的方形或者圓形零件，要求其厚度大于10mm，其中零件的外徑與厚度之比小于15 ;將該零件的其中一面設(shè)為第一面，另一面為第二面； 步驟二、對零件的第一面進行精磨及拋光，要求第一面完工后零件的外徑與厚度之比為18?20，同時在第一面上外徑為200mm的范圍內(nèi)，其面形為低I個光圈；再對零件的四周進行倒角； 步驟三、對整個零件采用全封蠟方式上盤，將零件粘接在玻璃墊板上，對零件的第二面進行環(huán)型精磨，使加工后的零件厚度比主鏡的要求厚度要厚0.15mm?0.25mm ;再用丙酮或者溶蠟劑泡掉零件表面的封蠟，并清洗干凈；對第二面進行細沙研磨，確保第二面的面形為低圈； 步驟四、在第一面上涂一層光學(xué)保護漆，在磁性壓盤內(nèi)墊一層濕潤的棉布，將零件放入磁性壓盤的凹槽內(nèi)，確保零件的第一面與棉布之間相互吸引；將壓盤上的零件對準加工設(shè)備中的拋光磨具，并對第二面進行拋光； 步驟五、在拋光之前，對加有氧化鈰的拋光液采用超聲波清洗機進行超聲波振動約20分鐘，拋光液和環(huán)境溫度均控制在22?25度；對第二面進行拋光的過程中，需采用大外徑干涉儀對面形進行在線控制；當拋光的面形達到低2個光圈后，再將零件換至專用拋光機上進行浸夜拋光，使拋光液完全淹沒整個零件，并對第二面進行修正，確保第二面的面形為低I個圈； 步驟六、將磁性壓盤連帶零件放入超聲波清洗槽內(nèi)，要求零件向上，且在零件周圍加設(shè)有保護措施；振動約10?20分鐘，使零件與磁性壓盤自動分開。
2.如權(quán)利要求1所述的大外徑變形鏡主鏡的加工方法，其特征在于:在步驟三中，在確保第二面的面形為低圈的過程中，采用簡易球徑儀測量，在第二面的任意Φ180范圍內(nèi)，測得矢高誤差與標準平面鏡為小于0.005mm。
【文檔編號】B24B13/00GK103949952SQ201410065348
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】范松如, 王建軍 申請人:四川歐瑞特光電科技有限公司