CN111360638B - 窄长类米级大口径光学元件高精度面形加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种窄长类大口径光学元件高精度面形加工方法，本发明通过拼盘抛光和规整技术的结合，可以有效地提高窄长类米级大口径光学元件反射面的条纹规则程度和面形平整度，能够制造出高精度、PV小于λ/2的窄长类米级大口径光学元件。

Description

窄长类米级大口径光学元件高精度面形加工方法
技术领域
本发明涉及窄长类光学元件加工，特别是一种窄长类米级大口径光学元件高精度面形加工方法。
背景技术
平面光学元件的长宽比大于10:1的，在光学加工上一般称为窄长元件，由于长度和宽度方向上尺寸相差大，在加工过程有通常会出现翘边、翘角等像散，尤其是长宽比越大，面形精度要求高的元件像散的现象越明显，加工难度就更大。
平面光学元件的径向大于0.5m的，在光学加工上一般称为大口径元件，由于光学加工采用的是抛光盘与光学元件对磨的方式进行加工的，抛光盘一般会比光学元件稍微大一些。随着光学元件的尺寸增加，抛光盘的尺寸也增加，对抛光盘的平整度要求也越大，加工难度越大。
平面光学元件的直径(或边长)与厚度之比大于15:1的，在光学加工上一般称为薄形平面元件，在加工中通常会出现由于应力应变、温度变化及重力等其他外力影响而引起元件表面变形，达不到设计的面形精度要求，尤其是直径与厚度比越大，面形精度要求高的元件变形就越大，加工难度就更大。
针对窄长类米级大口径光学元件的加工，传统的加工方法是采取专利201711352614.6中提到的点胶拼盘的方式，传统的点胶上盘采用胶为沥青，需加热，工装一般为铁盘、方便加热，这种方式存在一个致命的缺点就是下盘之后，由于应力的释放，原先抛光好的面形会变形，条纹变乱，这样无法加工出高面形精度窄长类米级大口径光学元件。
发明内容
本发明提出一种窄长类米级大口径光绪元件高精度面形加工方法，该方法通过拼盘抛光和规整技术的结合，可以有效地提高窄长类米级大口径光学元件条纹的规则程度和面形平整度、精度，实现了窄长类米级大口径光学元件高精度加工。
本发明的技术解决方案如下：
1、一种窄长类米级大口径光学元件的高精度面形加工方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)点胶上盘：工装夹具的材质为大理石，所述的工装夹具与光学元件点胶的面的平面度＜1μm，将胶水用细长的棒子蘸了点至工装夹具上，所述的胶水为液体状，按照近似正方形状将多个光学元件放置在工装夹具上，在空气中静置0.5-1h，所述的光学元件和工装夹具粘牢构成整盘光学元件；，在加工结束后采用震动的方式将光学元件取下，且不破坏光学元件表面质量；
2)整盘磨砂：在单轴机上对点胶好的整盘光学元件进行磨砂，采用千分表测量整盘光学元件的平面度，整盘的平面度达到10μm则进入下一步加工，否则继续磨砂；
3)整盘抛光，在单轴机上对磨砂好的整盘光学元件进行抛光，抛光至表面没有砂眼，且采用干涉仪检测整盘面形，整盘反射面形达到10λ则进入下一步，否则继续抛光；
4)下盘，采用震动的方式将光学元件一根一根地取下，清洗干净至下一步；
5)规整：采用修形后的单轴机或处于保形期的单轴机对单根窄长类米级大口径光学元件进行抛光，达到“条纹规则，面形平整”简称规整的目的，采用干涉仪检测单根光学元件面形，当反射面的面形达到λ/2时，进入下一步，否则继续规整；
6)加工完成。
所述的规整前应对所述的单轴机进行修形，即采用金刚石丸片对贴有抛光皮的单轴机进行修形，通过温度计控制环境温度在20±2℃，采用陪抛片进行抛光，通过干涉仪检测陪抛片面形，当面形大于0.25λ时，继续修形；当面形小于0.25λ时，即修形完成；所述的单轴机修形好了之后，具有6个月的保形期，即在该保形期内，不需要再次修形。
本发明的技术优点是：
本发明光学元件采用胶水点胶上盘：工装夹具的材质为大理石，不需要加热，采用震动的方式将光学元件取下。本发明通过拼盘抛光和规整的结合，可以有效地提高窄长类米级大口径光学元件条纹的规则程度和面形平整度，制造出高精度、PV小于λ/2的窄长类大口径光学元件。
本发明采用聚氨酯皮作为抛光垫，保形时间长，可达到6个月以上，实现了光学元件长期稳定地加工，提高了加工效率。
附图说明
图1为本发明窄长类米级大口径光学元件加工流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种窄长类米级大口径光学元件高精度面形加工方法，加工对象是820mm×47mm×17mm的光学元件，其长宽比为17.4：1，直径为821.3mm，径厚比为48.3：1，为窄长类米级大口径光学元件，参见图1所述窄长类米级大口径光学元件的高精度面形加工方法包括如下步骤：
1)点胶上盘，将厌氧胶水用细长的棒子蘸了点至工装夹具上，所述的胶水为液体状，在空气中静置0.5-1h可以将光学元件和工装夹具粘结在一起，在加工结束后采用震动的方式将光学元件取下，且不破坏光学元件表面质量；所述的工装夹具的与光学元件点胶的面的平面度＜1μm，工装夹具的材质为大理石。按照近似正方形状将多个光学元件放置在工装夹具上，静置至光学元件在工装夹具上粘牢；
2)整盘磨砂，在单轴机上对点胶好的整盘光学元件进行磨砂，采用千分表测量整盘光学元件的平面度，整盘平面度达到10μm则进入下一步加工，否则继续磨砂；
3)整盘抛光，在单轴机上对磨砂好的整盘光学元件进行抛光，抛光至表面没有砂眼，且采用干涉仪检测整盘面形，整盘反射面形达到10λ则进入下一步，否则继续抛光；
4)下盘，采用震动的方式将光学元件一根一根地取下，清洗干净至下一步；
5)规整：将窄长类米级大口径光学元件单根放置在单轴机上进行规整，采用干涉仪检测单根光学元件面形，当反射面形达到λ/2时，进入下一步，否则继续规整；
6)制造出窄长类米级大口径光学元件反射面PV为0.5λ。
实验表明，本发明通过拼盘抛光和规整的结合，可以有效地提高窄长类米级大口径光学元件反射面的条纹规则程度和面形平整度，能够制造出高精度、PV小于λ/2的窄长类米级大口径光学元件。

Claims (2)

1.一种窄长类米级大口径光学元件的高精度面形加工方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)点胶上盘：工装夹具的材质为大理石，所述的工装夹具与光学元件点胶面的平面度＜1μm，将胶水用细长的棒子蘸了点至工装夹具上，所述的胶水为液体状，按照近似正方形状将多个光学元件放置在工装夹具上，在空气中静置0.5-1h，所述的光学元件和工装夹具粘牢构成整盘光学元件，在加工结束后采用震动的方式将光学元件取下，且不破坏光学元件表面质量；
2)整盘磨砂：在单轴机上对点胶好的整盘光学元件进行磨砂，采用千分表测量整盘光学元件的平面度，整盘的平面度达到10μm则进入下一步加工，否则继续磨砂；
3)整盘抛光，在单轴机上对磨砂好的整盘光学元件进行抛光，抛光至表面没有砂眼，且采用干涉仪检测整盘面形，整盘反射面形达到10λ则进入下一步，否则继续抛光；
4)下盘，采用震动的方式将光学元件一根一根地取下，清洗干净至下一步；
5)规整：采用修形后的单轴机或处于保形期的单轴机对单根窄长类米级大口径光学元件进行抛光，达到“条纹规则，面形平整”简称规整的目的，采用干涉仪检测单根光学元件面形，当反射面的面形达到λ/2时，进入下一步，否则继续规整；
6)加工完成。
2.根据权利要求1所述的窄长类米级大口径光学元件的高精度面形加工方法，其特征在于所述的规整前应对所述的单轴机进行修形，即采用金刚石丸片对贴有抛光皮的单轴机进行修形，通过温度计控制环境温度在20±2℃，采用陪抛片进行抛光，通过干涉仪检测陪抛片面形，当面形大于0.25λ时，继续修形；当面形小于0.25λ时，即修形完成；所述的单轴机修形好了之后，具有6个月以上的保形期，即在该保形期内，不需要再次修形。
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