CN105252091A - 光学元件柔性支撑结构支撑面的电火花加工方法 - Google Patents

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张辉
崔涛
王汝冬
杨怀江
隋永新
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Abstract

光学元件柔性支撑结构支撑面的电火花加工方法，涉及机械加工领域，解决现有光学元件柔性支撑结构刚度低，采用传统铣削、车削加工方式易于产生二次变形等问题，加工与光学元件柔性支撑结构的支撑面面形一致的电极；将电极安装到电火花加工机床上，使电极与电火花加工机床的Z轴同轴，将光学元件柔性支撑结构装夹在工作台上，使支撑面与电火花加工机床Z轴垂直，并使光学元件柔性支撑结构的轴线与电火花加工机床Z轴同轴；电火花加工机床应用电极放电，蚀除加工支撑面表面的金属材料，使电极实际放电加工部分的形状与支撑面形状一致，实现光学元件柔性支撑结构支撑面电火花加工。本发明所述方法加工力极小，易于实现支撑柔性结构的高精度加工。

Description

光学元件柔性支撑结构支撑面的电火花加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体涉及光刻投影物镜加工中光学元件柔性支撑结构支撑面电火花加工方法。
背景技术
光刻投影物镜系统作为人类已知最为精密、复杂光学系统之一，光刻投影物镜光学系统对机械零件的加工精度有着极高的要求。光刻投影物镜光学系统是由几十片光学元件组合而成，光学元件的支撑主要采用多点运动学支撑、柔性结构支撑等方式。其中柔性结构支撑采用在光学元件圆周方向布置多个柔性弹片结构进行支撑，与常规的刚性支撑相比，减小了局部接触凸点对光学元件面形的影响，在光学元件支撑领域有广泛的应用。
现有的光学元件柔性支撑结构在电火花线切割加工后，由于材料自身和加工引入的残余应力，存在较大的变形，影响光学元件的支撑效果。为了修正变形，需要对柔性支撑结构进行二次加工。当采用传统的铣削、车削加工工艺时，由于柔性支撑结构的刚度较低，加工困难，且因铣削、车削产生较大切削力，易产生二次变形。
电火花放电加工是利用零件与电极之间的脉冲性火花放电现象蚀除零件多余金属，以达到零件的尺寸、形状及表面质量要求的特种加工方法。其与零件之间是非接触的，加工力很小，并且加工过程中不产生刀痕沟纹、毛刺等缺陷，相比其他加工方式更适用于光学元件柔性支撑结构等低刚度零件精密加工。
发明内容
本发明为解决现有光学元件柔性支撑结构刚度低，采用传统铣削、车削加工方式易于产生二次变形等问题，提供一种光学元件柔性支撑结构支撑面电火花加工方法。
光学元件柔性支撑结构支撑面电火花加工方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、加工与光学元件柔性支撑结构的支撑面面形一致的电极；
步骤二、将步骤一获得的电极安装到电火花加工机床上，使所述电极与电火花加工机床的Z轴同轴，将光学元件柔性支撑结构装夹在工作台上，使所述支撑面与电火花加工机床Z轴垂直，使所述光学元件柔性支撑结构的轴线与电火花加工机床Z轴同轴；
步骤三、所述电火花加工机床应用电极放电，蚀除加工支撑面表面的金属材料，使电极实际放电加工部分的形状与支撑面形状一致，实现光学元件柔性支撑结构支撑面电火花加工。
本发明的益效果：本发明所述的电火花加工方法是非接触式加工，针对低刚度光学元件支撑柔性结构，加工力极小，易于实现支撑柔性结构的高精度加工，且不易产生加工后的二次变形。针对支撑面的不同结构形式(包括平面、锥面、曲面等)均可以设计与之对应的电极进行加工，电极的加工可以采用车削方法，加工便捷。电火花加工用电极经过车削修整，可反复使用，如此实现高效，高精度的制造方法。
附图说明
图1为本发明所述的光学元件柔性支撑结构支撑面的电火花加工方法中支撑结构、支撑面与电极的位置关系示意图；
图2为本发明所述的光学元件柔性支撑结构支撑面的电火花加工方法中支撑面电火花加工剖视图；
图3为图2中A部分的局部放大图；
图4为本发明所述的光学元件柔性支撑结构支撑面的电火花加工方法中电火花加工用电极的结构示意图；
图5为本发明所述的光学元件柔性支撑结构支撑面的电火花加工方法中光学元件柔性支撑结构示意图。
图中：1、电极，2、光学元件柔性支撑结构，3、电极与柔性支撑结构支撑面放电加工区域(非接触)，4、电极与电火花加工机床连接部分，5、电极上实际放电加工部分，6、支撑面。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图5说明本实施方式，光学元件柔性支撑结构支撑面电火花加工方法。
步骤一、根据光学元件柔性支撑结构支撑面的结构形式，设计和加工与之对应的电极1。
对电极的要求是：电极实际放电加工部分5与支撑面6结构一致，并且具备较高的形状及尺寸精度，较高的表面粗糙度，较好的放电加工特性。
针对图2中的电极结构，电极与电火花加工机床连接部分4通过上部圆柱采用筒夹形式与电火花机床机头连接，因而需要保证电极上实际放电加工部分5与电极与电火花加工机床连接部分4具备较高的垂直度。
步骤二、将电极1装夹至电火花加工机床的机头上，保证电极1与机床Z轴具备较高的同轴度。将光学元件柔性支撑结构2装夹在工作台上，保证光学元件柔性支撑结构2待加工表面与机床Z轴具备较高的垂直度，保证支撑结构轴线与机床Z轴具备较高的同轴度。
步骤三、电火花加工机床应用电极放电，蚀除加工柔性支撑结构支撑面6表面金属材料，结合图3，电极与柔性支撑结构支撑面放电加工区域3为非接触式方式，将电极实际放电加工部分5的形状复制到支撑面6上，实现光学元件柔性支撑结构支撑面电火花加工。
本实施方式中，电极实际放电加工部分5经过车削修整，可继续重复使用。
本实施方式中步骤一所述的光学元件柔性支撑结构2的支撑面包括平面、锥面、曲面等。

Claims (5)

1.光学元件柔性支撑结构支撑面的电火花加工方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：
步骤一、加工与光学元件柔性支撑结构(2)的支撑面(6)面形一致的电极(1)；
步骤二、将步骤一获得的电极(1)安装到电火花加工机床上，使所述电极(1)与电火花加工机床的Z轴同轴，将光学元件柔性支撑结构(2)装夹在工作台上，使所述支撑面(6)与电火花加工机床Z轴垂直，使所述光学元件柔性支撑结构(2)的轴线与电火花加工机床Z轴同轴；
步骤三、所述电火花加工机床应用电极(1)放电，蚀除加工支撑面(6)表面的金属材料，使电极实际放电加工部分(5)的形状与支撑面(6)形状一致，实现光学元件柔性支撑结构支撑面电火花加工。
2.根据权利要求1所述的光学元件柔性支撑结构的支撑面的电火花加工方法，其特征在于，对所述电极实际放电加工部分(5)经过车削修整，继续重复使用。
3.根据权利要求1所述的光学元件柔性支撑结构的支撑面的电火花加工方法，其特征在于，所述支撑面(6)面形为平面或曲面。
4.根据权利要求1所述的光学元件柔性支撑结构的支撑面的电火花加工方法，其特征在于，步骤二中，电极(1)通过电极与电火花加工机床连接部分(4)安装到电火花加工机床上，所述电火花加工机床连接部分(4)的上部圆柱形，采用筒夹的方式将电极(1)与电火花机床的机头连接。
5.根据权利要求1所述的光学元件柔性支撑结构的支撑面的电火花加工方法，其特征在于，所述电火花加工机床应用电极(1)放电，采用非接触方式蚀除加工支撑面(6)表面的金属材料。
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