CN115194601A - 光学零件加工工艺方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学零件加工工艺方法和系统，该方法包括：采用CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件；采用低速抛光设备对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件；采用检测设备对所述第二轮抛光后的零件进行检测，得到所述第二轮抛光后的零件的检测数据；基于所述检测数据采用离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件。实现了高精度光学零件的确定性抛光。
Description
技术领域
本发明涉及自动化工艺技术领域，尤其涉及一种光学零件加工工艺方法和系统。
背景技术
随着半导体芯片、人工智能等技术的快速发展，航天、军事、民用科技等各方面对于高精度光学零件的需求都呈现出了爆发式的增长。
高精度光学零件的生产离不开对于光学零件的加工制造，其中对于光学零件的抛光即为针对光学零件的加工制造。目前针对光学零件的抛光，不够高效和稳定，因此，需要提供一种高效、稳定的高精度光学零件加工工艺，实现高精度光学零件的确定性加工。
发明内容
本发明提供一种光学零件加工工艺方法和系统，以实现高精度光学零件的确定性抛光。
第一方面，本发明提供一种光学零件加工工艺方法，包括：
采用CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件；
采用低速抛光设备对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件；
采用检测设备对所述第二轮抛光后的零件进行检测，得到所述第二轮抛光后的零件的检测数据；
基于所述检测数据采用离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件。
在一种可能的实施方式中，所述采用CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件，包括：
根据光学零件的成品要求，确定CNC抛光设备的数控加工参数；
基于所述数控加工参数控制所述第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，同时控制所述零件的外形尺寸达到所述成品要求。
在一种可能的实施方式中，所述控制所述零件的外形尺寸达到所述成品要求，包括：
若所述零件为透镜，则将所述零件的曲率半径和中心厚度控制在所述成品要求的公差范围内。
在一种可能的实施方式中，所述采用低速抛光设备对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件，包括：
采用传统低抛法对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，收敛低频面形误差小于或等于第二预设值，同时有效收敛所述零件的中频面形误差和/或高频面形误差。
在一种可能的实施方式中，所述有效收敛所述零件的中频面形误差和/或高频面形误差，包括：
保证中频光滑，实现面形分布的起伏突变不超过第三预设值，表面疵病RMS优于第四预设值；和/或，
保证高频误差的表面粗糙度Sq优于第五预设值。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述检测数据采用离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件，包括：
基于所述检测数据获取所述离子束抛光设备的加工工艺参数，所述检测数据包括所述第二轮抛光后的零件的面形误差信息；
基于所述加工工艺参数采用所述离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件的低频面形误差进行修形。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述加工工艺参数采用所述离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件的低频面形误差进行修形，包括：
将所述零件的低频面形PV收敛小于或等于第六预设值。
第二方面，本发明提供一种光学零件加工工艺系统，包括CNC抛光设备、低速抛光设备、检测设备和离子束抛光设备，其中：
所述CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件；
所述低速抛光设备对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件；
所述检测设备对所述第二轮抛光后的零件进行检测，得到所述第二轮抛光后的零件的检测数据；
所述离子束抛光设备基于所述检测数据对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件。
在一种可能的实施方式中，所述CNC抛光设备用于：
根据光学零件的成品要求，确定CNC抛光设备的数控加工参数；
基于所述数控加工参数控制所述第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，同时控制所述零件的外形尺寸达到所述成品要求。
在一种可能的实施方式中，所述CNC抛光设备用于：
若所述零件为透镜，则将所述零件的曲率半径和中心厚度控制在所述成品要求的公差范围内。
在一种可能的实施方式中，所述低速抛光设备用于：
采用传统低抛法对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，收敛低频面形误差小于或等于第二预设值，同时有效收敛所述零件的中频面形误差和/或高频面形误差。
在一种可能的实施方式中，所述低速抛光设备用于：
保证中频光滑，实现面形分布的起伏突变不超过第三预设值，表面疵病RMS优于第四预设值；和/或，
保证高频误差的表面粗糙度Sq优于第五预设值。
在一种可能的实施方式中，所述离子束抛光设备用于：
基于所述检测数据获取所述离子束抛光设备的加工工艺参数，所述检测数据包括所述第二轮抛光后的零件的面形误差信息；
基于所述加工工艺参数采用所述离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件的低频面形误差进行修形。
在一种可能的实施方式中，所述离子束抛光设备用于：
将所述零件的低频面形PV收敛小于或等于第六预设值。
本发明提供的光学零件加工工艺方法和系统，首先采用CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件，通过CNC抛光设备的抛光，能够使得毛坯迅速成型，且能够去除毛坯上存在的破坏层，迅速将零件从毛坯状态抛光至镜面；然后，采用低速抛光设备对第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件，通过低速抛光设备的抛光，能够优化第二轮抛光后的零件的低频、中频、高频误差；接着采用检测设备对第二轮抛光后的零件进行检测，得到第二轮抛光后的零件的检测数据；最后基于检测数据采用离子束抛光设备对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件，通过离子束抛光设备的抛光，能够进一步降低第三轮抛光后的零件上的低频面形误差，实现高精度光学零件的确定性加工。本发明实施例提供的光学零件加工工艺方法，通过CNC抛光设备、低速抛光设备和离子束抛光设备，实现了对毛坯零件依次进行抛光的完整工艺流程，通过各种不同的抛光的特点，降低了光学零件的面形误差，得到了在低频、中频、高频上的高精度、超高精度的光学零件，实现高精度光学零件的确定性加工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的光学零件加工工艺方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的光学零件抛光工艺流程图；
图3为本发明实施例提供的光学零件加工工艺系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先对本发明涉及的基础概念进行解释。
抛光：抛光是指利用机械、化学或电化学等作用，使得工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法，而是以得到光滑表面、镜面光泽或消除光泽为目的。
面形误差：光学零件的面形误差指的是零件表面实际形貌分布情况与理想表面的差异，是评价光学零件精度最重要的指标之一。
低频面形误差：通常指频谱范围大于5mm的误差，在评价过程中通常使用峰谷值(peak to valley，PV)进行评价，可以理解为表面上最高点和最低点的高度差。
中频面形误差：通常指频谱范围在5mm-100μm范围内的误差。
高频面形误差：通常指频谱范围在100μm-10μm范围内的误差，在评价过程中通常使用粗糙度水平进行评价。
计算机数字控制(Computer Numeric Control，CNC)抛光：是一种基于计算机数字化控制的精密抛光技术，具有高效加工、精准控制的特点。
离子束抛光：是一种基于离子源的现代化非接触式抛光技术。
随着社会科学技术的不断发展和进步，尤其是半导体芯片、人工智能等先进技术的进一步发展，无论是航天、军事，还是民用科技等等各个方面，对于高精度光学零件的需求都呈现出了爆发式的增长，尤其是在半导体行业高速发展的背景之下，光刻物镜等高精度、超高精度的光学零件需求量极速增长。
在光学零件的加工制造中，抛光是不可或缺的一个重要制作过程，是获得光学零件较好的表面面形的必经步骤。目前针对光学零件的抛光，主要是采用传统抛光的方案，指的是利用沥青胶板，根据需要抛光的零件的不同，采用不同的抛光液进行抛光，是一种接触式的抛光方法，这种方式效率较低，并且人的经验在抛光过程中将会起到决定性的影响，是一种具有极强的不确定性的抛光方法。对于具有一定经验的人来说，能够在比较确定的时间内获得一定精度的表面面形，尤其是中、高频误差能够得到比较有效的控制，但想要突破更高精度则比较困难，尤其是在低频误差方面，一般来说，对于有经验的抛光人员，针对直径150mm以上的透镜，能够做到低频面形误差PV小于或等于Lambda/10(Lambda表示的是波长，Lambda/10表示的是十分之一个波长)已经非常不错，但如果想要突破更高精度，达到Lamb da/20甚至Lambda/30以上，那将是极为困难的。
基于此，本发明实施例提出了一种专门针对高精度光学零件的加工工艺方案，由光学零件抛光系统采用CNC抛光、传统低速抛光以及离子束抛光三种抛光技术进行结合，从而确定性并且高效的获得全频段的高精度光学零件。下面将结合附图对本发明的方案进行介绍。
图1为本发明实施例提供的光学零件加工工艺方法的流程示意图，如图1所示，该方法可以包括：
S11，采用CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件。
在本发明实施例中，提出了一条新的工艺路线，主要包含三个部分，分别是CNC抛光、传统低速抛光以及离子束抛光。针对毛坯，经历上述三种抛光方式，分别控制不同的加工指标，获得理想的面形。
CNC抛光主要由CNC抛光设备完成。在获取毛坯零件后，CNC抛光设备对毛坯进行抛光，主要是通过CNC抛光设备的高压力、高转速以及精准控制等优势，实现对毛坯的快速成型，得到第一轮抛光后的零件。CNC抛光设备对毛坯的抛光，能够去除毛坯上存在的破坏层，迅速将零件从毛坯状态抛光至镜面。
S12，采用低速抛光设备对第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件。
在得到第一轮抛光后的零件后，由低速抛光设备对第一轮抛光后的零件进行低速抛光。低速抛光又称为沥青抛光，其指的是利用沥青胶板配合抛光液采用接触式研磨的方式对工件进行低速抛光。低速抛光能够将面形误差收敛至一定范围之内，进而能够有效收敛低频、中频、高频误差。低速抛光设备在对第一轮抛光后的零件进行低速抛光后，得到第二轮抛光后的零件。
S13，采用检测设备对第二轮抛光后的零件进行检测，得到第二轮抛光后的零件的检测数据。
在得到第二轮抛光后的零件后，检测设备对第二轮抛光后的零件进行检测，得到第二轮抛光后的零件的检测数据，并向离子束抛光设备发送检测数据，该检测数据是离子束抛光设备进行离子束抛光的基础。
S14，基于检测数据采用离子束抛光设备对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件。
离子束抛光设备根据检测数据对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光。离子束抛光的过程中，通过离子束抛光设备中具有一定能力和空间分布的离子束流轰击光学零件表面，以达到修正光学零件面形误差的目的。离子束抛光设备在对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光后，得到第三轮抛光后的零件。
本发明实施例提供的光学零件加工工艺方法，首先采用CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件，通过CNC抛光设备的抛光，能够使得毛坯迅速成型，且能够去除毛坯上存在的破坏层，迅速将零件从毛坯状态抛光至镜面；然后，采用低速抛光设备对第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件，通过低速抛光设备的抛光，能够优化第二轮抛光后的零件的低频、中频、高频误差；接着采用检测设备对第二轮抛光后的零件进行检测，得到第二轮抛光后的零件的检测数据；最后基于检测数据采用离子束抛光设备对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件，通过离子束抛光设备的抛光，能够进一步降低第三轮抛光后的零件上的低频面形误差，实现高精度光学零件的确定性加工。本发明实施例提供的光学零件加工工艺方法，通过CNC抛光设备、低速抛光设备和离子束抛光设备，实现了对毛坯零件依次进行抛光的完整工艺流程，通过各种不同的抛光的特点，降低了光学零件的面形误差，确定性地得到了在低频、中频、高频上的高精度、超高精度的光学零件。
在上述任意实施例的基础上，下面结合附图对本发明的方案进行详细介绍。
图2为本发明实施例提供的光学零件抛光工艺流程图，光学零件抛光系统包括CNC抛光设备、低速抛光设备、离子束抛光设备和检测设备，如图2所示，光学零件抛光工艺的流程包括：
S21，CNC抛光设备对毛坯进行抛光。
具体的，首先根据光学零件的成品要求，确定CNC抛光设备的数控加工参数，其中，数控加工参数可以包括CNC抛光设备的转速，CNC抛光设备对毛坯的压力值，摆角，毛坯与模具之间的间距，真空度等等。
在确定数控加工参数后，CNC抛光设备基于该数控加工参数控制第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，同时控制零件的外形尺寸达到零件的成品要求。通过CNC抛光设备的高压力、高转速以及精准控制等优势，可以实现对毛坯的快速成型。在该阶段，通过计算机的数字化控制，能够快速的将零件从毛坯状态抛光至镜面，使得第一轮抛光后的零件的外形尺寸达到零件的成品要求。零件以透镜为例，通过CNC抛光设备的抛光，能够精准控制第一轮抛光后的零件的曲率半径(零件曲线上的弯曲变换的程度)、中心厚度(零件中心处的厚度)等指标控制在零件成品要求的公差范围内。经过CNC抛光设备抛光后得到的即为第一轮抛光后的零件。
在这个阶段的抛光中，要求将低频面形误差降低到一定范围内，即控制第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，第一预设值的取值可以根据需要设定。例如低频面形误差控制在0.25Lambda@633nm(Lambda@633nm表示的是波长为633nm，0.25Lambda@633nm表示的是0.25个波长)范围以内，同时曲率半径、中心厚度在成品要求的公差范围之内。可选的，本发明实施例中的CNC抛光设备可以采用Optotech PPM301抛光设备，其加工零件的直径范围为80至300毫米，可实现大多数高精度应用的透镜及平面镜等光学零件的加工。
S22，低速抛光设备进行低速抛光。
在第一轮抛光后的零件达到上述要求时，将转至本发明实施例提出的工艺流程的第二阶段，即低速抛光，也称为传统古典低速抛光。
传统古典低速抛光指的是采用沥青胶板配合抛光液进行接触式研磨的方式，对光学零件进行低速抛光的过程。具体的，首先根据第一轮抛光后的零件的类型确定对应的抛光液，然后采用传统低抛法对第一轮抛光后的零件进行低速抛光，以收敛第一轮抛光后的零件的中频面形误差和/或高频面形误差，同时还需要收敛第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第二预设值。通过设置抛光液的比例、低速抛光时的转速、抛光的时长等等，实现对第一轮抛光后的零件的抛光，得到第二轮抛光后的零件。在实际的工艺执行过程中，通常在这个阶段，要求将低频面形误差PV收敛至0.1Lambda@633nm以上，即第二预设值可以设置为0.1Lambda@633nm。与此同时，有效收敛第一轮抛光后的零件的中频面形误差和/或高频面形误差，还要求中频光滑，面形分布无明显环带，即面形分布的起伏突变不超过第三预设值，第三预设值可以根据需要设定，例如可以设定为20nm或其他可能的数值，表面疵病(Roughness Measurement of the Surface，RMS，即表面粗糙度)应当优于第四预设值(以第四预设值为15nm为例，即RMS应当小于或等于15nm)，除此之外，还需要保证高频误差，通常要求高频误差的表面粗糙度(Sq)优于第五预设值(以第五预设值为0.5nm为例，即Sq应当小于或等于0.5nm)，甚至达到超光滑水平，即0.2nm以下。
由于采用沥青胶板进行均匀、等速的研磨抛光，同时抛光速度极低，因此能够有效收敛低、中、高频面形误差。
S23，检测设备对第二轮抛光后的零件进行检测，得到检测数据。
具体的，检测设备可以对第二轮抛光后的零件进行检测，得到第二轮抛光后的零件的检测数据，该检测数据是进行离子束抛光的基础。在该步骤中，检测设备针对第二轮抛光后的零件的检测，包括面形误差检测信息，面形误差信息例如可以包括第二轮抛光后的零件的面形尺寸和位置信息。其中，位置信息为第二轮抛光后的零件上的各个点的位置，通过获取第二轮抛光后的零件的各个点的位置，以及各个点的面形尺寸，即可获知第二轮抛光后的零件在哪些位置存在较大的面形误差。因此，通过获取位置信息结合面形尺寸，能够针对性的在后续确定离子束抛光的加工工艺参数，更加准确的对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，以收敛第二轮抛光后的零件的面形误差。
S24，判断检测数据是否满足预设要求，若是，则执行S25，若否，则执行S22。
在得到第二轮抛光后的零件的检测数据后，可以判断检测数据零件是否满足预设要求。例如，可以判断第二轮抛光后的零件的低频面形误差是否满足要求，在第二轮抛光后的零件的低频面形误差大于第二预设值时，确定检测数据不满足预设要求，此时需要低速抛光设备对第二轮抛光后的零件进行低速抛光，直至满足要求为止。在第二轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第二预设值时，确定检测数据满足预设要求，此时可以进入本发明实施例提供的工艺流程的第三阶段，即离子束抛光阶段。
以该第二预设值为0.1Lambda@633nm为例，在第二轮抛光后的零件的低频面形误差大于0.1Lambda@633nm时，检测设备会通过指令指示第二轮抛光后的零件不符合进入下一阶段的要求，此时可以由低速抛光设备对其再次进行抛光。
在第二轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于0.1Lambda@633nm时，表示第二轮抛光后的零件符合进入下一阶段的要求，因此检测设备可以向离子束抛光设备发送指令，指示离子束抛光设备对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光。
S25，离子束抛光设备对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光。
离子束抛光为本发明实施例中提出的工艺方案的第三阶段，在此之前，需要对完成低速抛光的光学零件进行精准检测，检测过程由检测设备完成。
检测设备的检测过程可以参见S24中的介绍，此处不再赘述。检测设备检测完成后，得到的检测数据包括第二轮抛光后的零件的面形误差信息，其中第二轮抛光后的零件的面形误差信息可以包括低频面形误差、中频面形误差和高频面形误差，面形误差信息能够清晰的反映出第二轮抛光后的零件的面形分布，从而能够针对性的进行离子束抛光。
在获取第二轮抛光后的零件的检测数据后，检测设备可以向离子束抛光设备发送该检测数据。离子束抛光设备根据该检测数据进行工艺仿真，获取离子束抛光的加工工艺参数，进而根据该加工工艺参数对第二轮抛光后的零件的低频面形误差进行修形，得到第三轮抛光后的零件。离子束抛光设备将零件的低频面形PV收敛小于或等于第六预设值，即第三轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第六预设值，若零件为φ300(φ为透镜焦度)以内的透镜或300x300mm范围内的平面镜，则可以将其低频面形PV收敛至低于0.03Lambda@633nm以内，第六预设值为0.03Lambda@633nm，从而确定性获得低、中、高全频段的高精度光学元件。
离子束抛光主要用于减小光学零件的低频面形误差，由于在低速抛光中，中频面形误差和高频面形误差已经得到有效的处理，因此经过离子束抛光后的光学零件，在低频、中频和高频面形误差上均较小。相较于仅通过离子束抛光的光学零件，仅通过离子束抛光的光学零件在中频和高频面形误差上无法得到有效收敛，而本发明实施例的方案，在离子束抛光之前已经通过低速抛光减小了中频和高频面形误差，因此再经过离子束抛光，得到的光学零件的抛光效果更佳。
S26，检测设备对第三轮抛光后的零件进行检测。
在得到第三轮抛光后的零件后，由检测设备对第三轮抛光后的零件进行检测，得到第三轮抛光后的零件的检测结果。
S27，判断第三轮抛光后的零件是否满足成品零件的工艺要求，若是，则结束流程，若否，则执行S25。
根据该检测结果，判断第三轮抛光后的零件是否满足成品要求。在第三轮抛光后的零件的检测结果满足成品要求时，可以将第三轮抛光后的零件确定为合格零件，。在第三轮抛光后的零件的检测结果不满足成品零件的工艺要求时，执行S25，即通过离子束抛光设备对第三轮抛光后的零件再次进行离子束抛光，直至符合合格。
在该阶段，检测设备主要检测的是第三轮抛光后的低频面形误差。在第三轮抛光后的零件满足成品要求时，完成抛光，获得了低、中、高全频段的高精度光学零件。在第三轮抛光后的零件不满足该要求时，由离子束抛光设备再次进行抛光，直至符合要求为止。
需要说明的是，本发明实施例中的光学零件加工工艺方法，不特指某些材料或形貌的零件，具有广泛适用性，各节点的工艺参数可变，主要是全新的工艺方案，以得到低、中、高全频段的高精度光学零件。
综上所述，本发明实施例提供了一种针对光学零件的新的抛光工艺方案，通过光学零件抛光系统中的CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件，通过CNC抛光设备的抛光，能够使得毛坯迅速成型，且能够去除毛坯上存在的破坏层，迅速将零件从毛坯状态抛光至镜面；低速抛光设备用于对第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件，通过低速抛光设备的抛光，能够优化第二轮抛光后的零件上的低频、中频、高频误差；检测设备对第二轮抛光后的零件进行检测，得到第二轮抛光后的零件的检测数据，并向离子束抛光设备发送检测数据；离子束抛光设备对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件，通过离子束抛光设备的抛光，能够进一步降低第三轮抛光后的零件上的低频面形误差，实现高精度光学零件的确定性加工。本发明实施例提供的光学零件加工工艺方法，通过CNC抛光设备、低速抛光设备和离子束抛光设备，实现了对毛坯依次进行抛光的完整工艺流程，通过各种不同的抛光的特点，降低了光学零件的面形误差，得到了在低频、中频、高频上的高精度、超高精度的光学零件，实现高精度光学零件的确定性加工。
图3为本发明实施例提供的光学零件加工工艺系统的结构示意图，如图3所示，包括CNC抛光设备31、低速抛光设备32、检测设备33和离子束抛光设备34，其中：
所述CNC抛光设备31对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件；
所述低速抛光设备32对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件；
所述检测设备33对所述第二轮抛光后的零件进行检测，得到所述第二轮抛光后的零件的检测数据；
所述离子束抛光设备34基于所述检测数据对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件。
在一种可能的实现方式中，所述CNC抛光设备31用于：
根据光学零件的成品要求，确定CNC抛光设备的数控加工参数；
基于所述数控加工参数控制所述第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，同时控制所述零件的外形尺寸达到所述成品要求。
在一种可能的实施方式中，所述CNC抛光设备31用于：
若所述零件为透镜，则将所述零件的曲率半径和中心厚度控制在所述成品要求的公差范围内。
在一种可能的实施方式中，所述低速抛光设备32用于：
采用传统低抛法对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，收敛低频面形误差小于或等于第二预设值，同时有效收敛所述零件的中频面形误差和/或高频面形误差。
在一种可能的实施方式中，所述低速抛光设备32用于：
保证中频光滑，实现面形分布的起伏突变不超过第三预设值，表面疵病RMS优于第四预设值；和/或，
保证高频误差的表面粗糙度Sq优于第五预设值。
在一种可能的实施方式中，所述离子束抛光设备34用于：
基于所述检测数据获取所述离子束抛光设备的加工工艺参数，所述检测数据包括所述第二轮抛光后的零件的面形误差信息；
基于所述加工工艺参数采用所述离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件的低频面形误差进行修形。
在一种可能的实施方式中，所述离子束抛光设备34用于：
将所述零件的低频面形PV收敛小于或等于第六预设值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种光学零件加工工艺方法，其特征在于，包括：
采用CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件；
采用低速抛光设备对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件；
采用检测设备对所述第二轮抛光后的零件进行检测，得到所述第二轮抛光后的零件的检测数据；
基于所述检测数据采用离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件。
2.根据权利要求1所述的光学零件加工工艺方法，其特征在于，所述采用CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件，包括：
根据光学零件的成品要求，确定CNC抛光设备的数控加工参数；
基于所述数控加工参数控制所述第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，同时控制所述零件的外形尺寸达到所述成品要求。
3.根据权利要求2所述的光学零件加工工艺方法，其特征在于，所述控制所述零件的外形尺寸达到所述成品要求，包括：
若所述零件为透镜，则将所述零件的曲率半径和中心厚度控制在所述成品要求的公差范围内。
4.根据权利要求2所述的光学零件加工工艺方法，其特征在于，所述采用低速抛光设备对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件，包括：
采用传统低抛法对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，收敛低频面形误差小于或等于第二预设值，同时有效收敛所述零件的中频面形误差和/或高频面形误差。
5.根据权利要求4所述的光学零件加工工艺方法，其特征在于，所述有效收敛所述零件的中频面形误差和/或高频面形误差，包括：
保证中频光滑，实现面形分布的起伏突变不超过第三预设值，表面疵病RMS优于第四预设值；和/或，
保证高频误差的表面粗糙度Sq优于第五预设值。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光学零件加工工艺方法，其特征在于，所述基于所述检测数据采用离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件，包括：
基于所述检测数据获取所述离子束抛光设备的加工工艺参数，所述检测数据包括所述第二轮抛光后的零件的面形误差信息；
基于所述加工工艺参数采用所述离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件的低频面形误差进行修形。
7.根据权利要求6所述的光学零件加工工艺方法，其特征在于，所述基于所述加工工艺参数采用所述离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件的低频面形误差进行修形，包括：
将所述零件的低频面形PV收敛小于或等于第六预设值。
8.一种光学零件加工工艺系统，其特征在于，包括CNC抛光设备、低速抛光设备、检测设备和离子束抛光设备，其中：
所述CNC抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件；
所述低速抛光设备对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件；
所述检测设备对所述第二轮抛光后的零件进行检测，得到所述第二轮抛光后的零件的检测数据；
所述离子束抛光设备基于所述检测数据对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件。
9.根据权利要求8所述的光学零件加工工艺系统，其特征在于，所述CNC抛光设备用于：
根据光学零件的成品要求，确定CNC抛光设备的数控加工参数；
基于所述数控加工参数控制所述第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，同时控制所述零件的外形尺寸达到所述成品要求。
10.根据权利要求8或9所述的光学零件加工工艺系统，其特征在于，所述离子束抛光设备用于：
基于所述检测数据获取所述离子束抛光设备的加工工艺参数，所述检测数据包括所述第二轮抛光后的零件的面形误差信息；
基于所述加工工艺参数采用所述离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件的低频面形误差进行修形。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104385064A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-03-04 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种数控小工具与环抛机相结合的大口径平面加工方法 |
| CN104772661A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 全频段高精度非球面光学元件的加工方法 |
| CN109623564A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-16 | 河南平原光电有限公司 | 一种易变形透镜的高效抛光方法 |
| CN111590395A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-28 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 超薄光学元件的加工方法 |
| CN114227443A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-25 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种高精度异形硫化锌平面分光镜加工方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104385064A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-03-04 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种数控小工具与环抛机相结合的大口径平面加工方法 |
| CN104772661A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 全频段高精度非球面光学元件的加工方法 |
| CN109623564A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-16 | 河南平原光电有限公司 | 一种易变形透镜的高效抛光方法 |
| CN111590395A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-28 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 超薄光学元件的加工方法 |
| CN114227443A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-25 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种高精度异形硫化锌平面分光镜加工方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 简光沂 等: "《新编实用五金手册》", vol. 1, 中国电力出版社, pages: 680 * |
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