CN116460667B - 氟化钙光学零件的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种氟化钙光学零件的加工方法，其中，所述加工方法包括：S1.对氟化钙光学零件进行初步抛光，以获得预定面形基础的初抛工件；S2.对所述初抛工件精修面形，以达到产品要求。可以通过初步抛光获得具有良好面形基础的初抛工件，一方面为精修面形打好基础，另一方面能够降低精修面形的抛光量，确保精修效果。
Description
技术领域
本申请涉及光学设备领域，更具体地说，涉及一种氟化钙光学零件的加工方法。
背景技术
氟化钙(CaF2)材料性能优异，具有稳定的光学、机械、物理及化学性能，还具有宽的透光范围(0.18μm—10μm)、高透过率、低折射率，主要被应用于光学窗口、透镜、棱镜等光学元件的材料。
但是，CaF2质地软，对温度敏感，切割晶体时温度波动变化剧烈，晶体容易炸裂。另外CaF2具有解理性，研磨时晶体容易沿解理面发生断裂，同时研磨时也会产生热量。因此，加工(尤其是抛光)氟化钙光学零件时，需要综合考虑氟化钙材质特性和上述缺陷，但仍然难以保证加工效果达到产品要求。
因此，如何满足氟化钙光学零件的加工要求成为本申请需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提出了一种氟化钙光学零件的加工方法，以满足加工要求。
一种氟化钙光学零件的加工方法，其中，所述加工方法包括：S1.对氟化钙光学零件进行初步抛光，以获得预定面形基础的初抛工件；S2.对所述初抛工件精修面形，以达到产品要求。
可选地，所述初抛工件的面形精度为0.2fr-0.5fr。
可选地，所述氟化钙光学零件为窗口零件，所述加工方法包括：在步骤S1之前，对所述氟化钙光学零件进行去应力处理；以及在步骤S2之后对所述氟化钙光学零件进行镀膜。
可选地，所述氟化钙光学零件为直角棱镜零件，所述直角棱镜零件具有作为直角面的第一面、第二面和第三面以及作为顶面和底面的第四面和第五面，所述第一面和第二面彼此垂直，其中：所述第一面和第三面的面形精度要求高于所述第二面的面形精度要求，所述第二面的面形精度要求高于所述第四面的面形精度要求；和/或，所述第一面、第二面和第三面的综合面形PV＜0.1Lambda@6333nm。
可选地，在步骤S2中，成盘进行精修，在精修过程中，间隔预定时间对成盘面形进行检测，其中：当检测到成盘面形向凸变化时，使用小号胶板修正；当检测到成盘面形向凹变化时，使用大号胶板修正；当检测到成盘面形变化趋势不明显时，使用中号胶板；其中，所述小号胶板的胶板尺寸与镜盘尺寸的比例为0.8-0.85，所述大号胶板的胶板尺寸与镜盘尺寸的比例为0.9-0.95，所述中号胶板的胶板尺寸与镜盘尺寸的比例为0.85-0.9。
可选地：当检测到成盘面形向凸变化时，增大摆幅；当检测到成盘面形向凹变化时，减小摆幅。
可选地，所述摆幅设置为使得所述胶板的直径的1/5-1/4移出镜盘。
可选地，对成盘面形进行检测后，所述加工方法还包括：点去离子水重新进行抛光。
可选地，当成盘面形变化量不超过0.2fr时，判断成盘面形变化趋势不明显。
可选地，在步骤S2中，开始精修面形时仅添加一次抛光液，在随后的抛光过程中添加去离子水。
根据本申请的技术方案，可以通过初步抛光获得具有良好面形基础的初抛工件，一方面为精修面形打好基础，另一方面能够降低精修面形的抛光量，确保精修效果。
本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：
图1a至图1c为窗口零件的示意图；
图2a和图2b为根据本申请的加工方法的一种实施方式加工图1的窗口零件的两种成盘示意图；
图3a至图3d为直角棱镜的结构示意图；
图4为根据本申请的加工方法的另一种实施方式初步抛光图2的直角棱镜时的成盘示意图；
图5为本申请的加工方法精修图3的直角棱镜的第一面和第二面时的成盘示意图；
图6为本申请的加工方法精修图3的直角棱镜的第三面时的成盘示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。
本申请提供一种氟化钙光学零件的加工方法，其中，所述加工方法包括：S1.对氟化钙光学零件进行初步抛光，以获得预定面形基础的初抛工件；S2.对所述初抛工件精修面形，以达到产品要求。
使用本申请的加工方法，可以通过初步抛光获得具有良好面形基础的初抛工件，一方面为精修面形打好基础，另一方面能够降低精修面形的抛光量，确保精修效果。其中，在步骤S2中，可以采用平胶板对初抛工件精修面形。平胶板在不使用时，用平盘压住，保证平胶板的平面度。
可以理解的，只需对氟化钙光学零件中有面形精度要求的表面进行步骤S1和步骤S2，以满足产品要求，其他没有面形精度要求的表面可以进行初步抛光和精修面形。另外，根据不同的零件和加工要求，可以设定通过步骤S1获得不同的预定面形基础。优选地，所述初抛工件的面形精度可以为0.2fr-0.5fr。
针对不同的零件，根据产品最终的精度和其他参数要求，可以在抛光前后以及抛光过程中采用额外的步骤和处理方式。
根据本申请的一种实施方式，所述氟化钙光学零件为窗口零件(即平薄形零件，特别是长/厚比大于10的零件)，所述加工方法包括：在步骤S1之前，对所述氟化钙光学零件进行去应力处理；以及在步骤S2之后对所述氟化钙光学零件进行镀膜。
本申请的发明人发现，如果窗口零件毛坯(即进行步骤S1之前的工件)内部存在残余应力，则在加热镀膜后会释放残余应力，这与膜层材料一起作用于工件表面面形，将对工件表面面形产生不利影响。通过去应力处理可以显著消除残余应力产生的不利影响。具体的，所述去应力处理可以包括：将所述窗口零件加热并保温，然后自然冷却。
其中，根据窗口零件的规格(例如厚度)，可以选择去应力处理的次数。具体的，当窗口零件的规格较大，残余应力可能越多，为此可以增加去应力处理的次数。
此外，可以根据窗口零件的规格选择去应力处理的加热温度和保温时间。优选地，去应力处理包括：将窗口零件的规格逐步加热到110℃-130℃并保温1.5h-2.5h。
根据本申请的另一种实施方式，所述氟化钙光学零件为直角棱镜零件(具有形成直三棱柱形状)，所述直角棱镜零件具有作为直角面的第一面f1、第二面f2和第三面f3以及作为顶面和底面的第四面f4和第五面f5，所述第一面f1和第二面f2彼此垂直。对于直角棱镜零件，通常可以对多个面具有精度要求，并且还可能对相关面有综合面形要求。
例如，所述第一面f1和第三面f3的面形精度要求高于所述第二面f2的面形精度要求，所述第二面f2的面形精度要求高于所述第四面f4的面形精度要求。为此，可以仅对第一面f1、第三面f3进行步骤S1和步骤S2，以达到更高面形精度要求。第二面f2和第五面f5(第四面f4的对面)仅需磨砂处理。
另外，产品要求还可以涉及第一面f1、第二面f2和第三面f3的综合面形，例如所述第一面f1、第二面f2和第三面f3的综合面形PV＜0.1Lambda@6333nm。
本申请中，可以成盘进行初步抛光和精修面形。为确保最终达到产品要求，优选地，在步骤S2中，成盘进行精修，在精修过程中，间隔预定时间对成盘面形进行检测，其中：
当检测到成盘面形向凸变化时，使用小号胶板修正；
当检测到成盘面形向凹变化时，使用大号胶板修正；
当检测到成盘面形变化趋势不明显时，使用中号胶板；
其中，所述小号胶板的胶板尺寸与镜盘尺寸的比例为0.8-0.85，所述大号胶板的胶板尺寸与镜盘尺寸的比例为0.9-0.95，所述中号胶板的胶板尺寸与镜盘尺寸的比例为0.85-0.9。
也就是说，可以在精修过程中通过监测成盘面形的变化趋势适当调整胶板，以消除不利的成盘面形变化，确保达到最终的精度要求。具体的，当检测到成盘面形向凸变化时，使用小号胶板可以使面形反向变化(向凹变化)，以达到修正效果；当检测到成盘面形向凹变化时，使用大号胶板可以使面形反向变化(向凸变化)，以达到修正效果；当检测到成盘面形变化趋势不明显时，说明抛光效果良好，可以使用中号胶板维持当前抛光效果。
另外，当更换胶板时，可以根据胶板的规格适当调整胶板的摆动幅度，以使胶板能够作用到成盘的各个零件。具体的，当检测到成盘面形向凸变化时，增大摆幅；当检测到成盘面形向凹变化时，减小摆幅。也就是，当更换小号胶板时，增大摆幅；当更换大号胶板时，减小摆幅，从而胶板能够在适当范围内移动并作用于成盘的外沿，确保所有零件都能够被充分抛光。
其中，摆幅的调整可以根据成盘的镜盘规格、胶板的规格等设置，优选地，为确保所有零件被充分抛光，所述摆幅设置为使得所述胶板的直径的1/5-1/4移出镜盘。
成盘面形变化趋势可以根据成盘面形变化量来判断。优选地，当成盘面形变化量不超过0.2fr时，判断成盘面形变化趋势不明显。也就是当成盘面形变化量大于0.2fr，则说明出现了成盘面形向凸或向凹变化，需要更换胶板。
另外，由于在精修过程中间隔进行多次检测，成盘面形变化趋势需要根据相比上次检测的面形确定成盘面形变化量并随之进行判断，从而最终确定是否进行胶板更换。
为确保检测的准确性，优选地，可以在检测前擦掉抛光时产生的泡沫。另外，可以根据零件的规格选择两次检测之间间隔的预定时间，优选地，所述预定时间可以为1h-2h。
检测完面形后在进入设备中继续抛光时，为保证零件光洁度，需要点去离子水进行抛光，而不是重新添加抛光液。
鉴于氟化钙的材质特殊性，优选地，在步骤S2中，开始精修面形时仅添加一次抛光液，在随后的抛光过程中通过添加去离子水防止抛光液干，从而防止新的抛光液中未经充分研磨的大的颗粒对抛光表面造成划伤，影响产品的表面疵病要求。
下面通过实施例说明本申请的加工方法。
实施例1
氟化钙光学零件为窗口零件，如图1a至图1c所示(图1a为主视图，图1b为俯视图，图1c为左视图)，产品最终规格为60mm×40mm×5mm，表面S1和表面S2为具有精度要求的表面，表面S1和表面S2平行度不超过1分，尺寸公差0.06mm，精度要求为镀膜后透射波前像差PV＜Lambda/4@527nm，反射波前像差PV＜Lambda/4@808nm，具体加工工序如下表1所示。
表1
实施例2
氟化钙光学零件为直角棱镜零件，具有两种规格，一种为图3a和图3b(图3a为主视图，图3b为右视图)所示的第一种规格P1，另一种为图3c和图3d(图3c为主视图，图3d为右视图)所示的第二种规格P2，第一面f1、第三面f3具有较高面形要求，第一面f1、第二面f2、第三面f3的综合面形要求为PV＜0.1Lambda@6333nm，具体加工工序如下表2所示。
表2
以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。
Claims (8)
1.一种氟化钙光学零件的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：
S1.对氟化钙光学零件进行初步抛光，以获得预定面形基础的初抛工件；
S2.对所述初抛工件精修面形，以达到产品要求；
所述氟化钙光学零件为直角棱镜零件，所述直角棱镜零件具有作为直角面的第一面、第二面和第三面以及作为顶面和底面的第四面和第五面，所述第一面和第二面彼此垂直，其中：所述第一面和第三面的面形精度要求高于所述第二面的面形精度要求，所述第二面的面形精度要求高于所述第四面的面形精度要求；
在步骤S2中，成盘进行精修，在精修过程中，间隔预定时间对成盘面形进行检测，其中：
当检测到成盘面形向凸变化时，使用小号胶板修正；
当检测到成盘面形向凹变化时，使用大号胶板修正；
当检测到成盘面形变化趋势不明显时，使用中号胶板；
其中，所述小号胶板的胶板尺寸与镜盘尺寸的比例为0.8-0.85，所述大号胶板的胶板尺寸与镜盘尺寸的比例为0.9-0.95，所述中号胶板的胶板尺寸与镜盘尺寸的比例为0.85-0.9。
2.根据权利要求1所述的氟化钙光学零件的加工方法，其特征在于，所述初抛工件的面形精度为0.2fr-0.5fr。
3.根据权利要求1所述的氟化钙光学零件的加工方法，其特征在于，所述第一面、第二面和第三面的综合面形PV＜0.1Lambda@6333nm。
4.根据权利要求1所述的氟化钙光学零件的加工方法，其特征在于：
当检测到成盘面形向凸变化时，增大摆幅；
当检测到成盘面形向凹变化时，减小摆幅。
5.根据权利要求4所述的氟化钙光学零件的加工方法，其特征在于，所述摆幅设置为使得所述胶板的直径的1/5-1/4移出镜盘。
6.根据权利要求4所述的氟化钙光学零件的加工方法，其特征在于，对成盘面形进行检测后，所述加工方法还包括：点去离子水重新进行抛光。
7.根据权利要求1所述的氟化钙光学零件的加工方法，其特征在于，当成盘面形变化量不超过0.2fr时，判断成盘面形变化趋势不明显。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的氟化钙光学零件的加工方法，其特征在于，在步骤S2中，开始精修面形时仅添加一次抛光液，在随后的抛光过程中添加去离子水。
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