CN102794698B - 辐射温度场加速腐蚀的研抛装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种辐射温度场加速腐蚀的研抛装置，主要解决了现有光学元件，尤其是非球面光学元件加工时成本较高，加工效率较低的问题。该辐射温度场加速腐蚀的研抛装置，包括用于承载被加工元件的承载机构和腐蚀液储液槽，承载机构使被加工元件全部浸泡在腐蚀液储液槽内；配置有透明磨具，与被加工工件机械接触；温度场生成设备与控制机构连接；所述承载机构和腐蚀液储液槽均固定设置于旋转轴上。本发明可实现非球面光学元件的快速抛光，适合与大口径光学元件的研磨抛光，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学元件加工装置，具体涉及一种适用大口径、非球面光学元件快速研磨抛光的辐射温度场加速腐蚀的研抛装置。
背景技术
非球面光学元件具有矫正多种像差,改善成像质量,简化光学系统并扩大视场等诸多优点，在军用和民用领域众多的光电产品中已得到广泛应用。但非球面的加工仍然存在设备昂贵、精度低、效率低下的问题，严重制约了相关产业和科研项目的发展。
目前光学加工包括CCOS、磁流变、离子束等先进技术，目前小磨头技术已成为大口径非球面光学元件的主要加工手段。小磨头的优点是基于高斯型的去除函数，容易实现定量控制，且有小的边缘效应。但其主要缺点是产生高频误差、加工效率低且相关设备昂贵。基于大磨头的抛光技术，是显著提高非球面加工效率的有效方式。目前主要的大磨头技术包括应力盘技术和应力镜技术，其中应力镜技术采用球面整面抛光方法，具有更优的加工效率，但由于其弹性力学原理，改技术只能用于超薄反射镜的加工。
发明内容
本发明提供一种辐射温度场加速腐蚀的研抛装置，主要解决了现有光学元件，尤其是非球面光学元件加工时成本较高，加工效率较低的问题。
本发明的技术解决方案是：
该辐射温度场加速腐蚀的研抛装置，包括用于承载被加工元件的承载机构和腐蚀液储液槽，承载机构使被加工元件全部浸泡在腐蚀液储液槽内；配置有透明磨具，与被加工工件机械接触；温度场生成设备与控制机构连接；所述承载机构和腐蚀液储液槽均固定设置于旋转轴上。
上述承载机构、腐蚀液储液槽、磨具和温度场生成设备均设置在密闭空间内。
上述控制机构包括与温度场生成设备连接的控制器，控制器一端与温度场生成设备连接，另一端与工业PC连接。
上述温度场生成设备可以选择微波辐射式温度场生成设备、投影式温度场生成设备或其它温度场生成设备。
本发明的优点是：
1、可实现非球面光学元件的快速抛光。本发明实现了非球面的整体研抛，而不是常用的环带修抛；另外将化学腐蚀机理引入光学加工，并通过加热实现腐蚀速率的加快，显著提高了光学元件的材料去除水平。
2、适合与大口径光学元件的研磨抛光。该技术发明是基于辐射实现温度分布，不受被加工工件尺寸的限制。
3、成本低廉。目前常用的CCOS、磁流变、离子束等设备价格昂贵。而本发明关键主要是温度场的实施与保持，温度场可以用微波或投影仪来实现，通过常用的温控措施也能够实现工件表面温度场的平衡。
4、采用与工件尺寸相当的透明模具，在对腐蚀表面进行平滑的同时，不会产生象散及高频误差。
附图说明
图1是本技术发明的工作原理图；
其中：1温度场生成设备，2控制器，3计算机，4透明磨具，5被加工工件，6腐蚀液储液槽，7密闭环境。
具体实施方式
本发明基于对化学腐蚀实施有效控制，通过辐射实现光学工件不同环带的温度分布，对光学元件进行定量材料去除，鉴于化学腐蚀对光学表面质量的影响，辅以机械方法完成光学表面的最终抛光成型。
本发明采用微波辐射或投影来实现确定的温度分布，结合了化学腐蚀抛光和机械抛光，前者主要实现工件材料去除，后者主要是为了获得光滑表面；适合与大口径非球面光学元件的快速研磨和抛光。
该辐射温度场加速腐蚀的研抛装包括温度场生成设备1，控制器2，计算机3，透明磨具4，被加工工件5，腐蚀液储液槽6及密闭环境7，密闭环境可以采用密闭壳体。
承载机构使被加工元件全部浸泡在腐蚀液储液槽6内，承载机构上还设置有透明磨具4，抛光模为透明材质，与被加工工件尺寸相当；温度场生成设备1与控制机构连接；承载机构和腐蚀液储液槽6均固定设置于旋转轴上。通过温度场生成设备1实施确定的温度分布辐射；通过控制密闭环境7实现需要的平衡温度场，在腐蚀液中工件将实现不同环带的材料去除；透明磨具与工件轴相对转动及轻微摆动实现表面平滑，从而获得高质量的面型表面。
参照图1，被加工工件5置于腐蚀液储液槽6中，安装固定好，被加工工件5和腐蚀液储液槽6随单轴机主轴转动，透明磨具4具置于被加工工件上，由于要求磨具能透过辐射光线，要求磨具为透明材料。在腐蚀液储液槽6中倒入与被加工工件5相匹配的腐蚀液。
应注意倒入腐蚀液容量，因为单轴机主轴转动过程中，腐蚀液在离心力作用下会向周边聚集，应确保槽6中间的腐蚀液能覆盖被加工工件。依据工件的面型误差，计算出固定时间内所需的温度场分布，通过温度场生成设备来进行施加，确保生成需要的平衡温度场。如此一段时间后，倒出腐蚀液（可过滤循环使用），清洗并取下工件，可以进行面型检测。
Claims (4)
1.一种辐射温度场加速腐蚀的研抛装置，包括用于承载被加工元件的承载机构，其特征在于：还包括腐蚀液储液槽，承载机构使被加工元件全部浸泡在腐蚀液储液槽内；配置有透明磨具，与被加工工件机械接触；温度场生成设备与控制机构连接；所述承载机构和腐蚀液储液槽均固定设置于旋转轴上。
2.根据权利要求1所述的辐射温度场加速腐蚀的研抛装置，其特征在于：所述承载机构、腐蚀液储液槽、磨具和温度场生成设备均设置在密闭空间内。
3.根据权利要求2所述的辐射温度场加速腐蚀的研抛装置，其特征在于：所述控制机构包括与温度场生成设备连接的控制器，控制器还与工业PC连接。
4.根据权利要求3所述的辐射温度场加速腐蚀的研抛装置，其特征在于：所述温度场生成设备是微波辐射式温度场生成设备或投影式温度场生成设备。
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