复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置，包括龙门架，其下方设置有工作台；龙门架朝向工作承载区设置有垂直振动机构，用于提供竖直方向的振动力；垂直振动机构下端固定有与光学元件共形且均匀贴合的柔性共形抛光盘；光学元件位于工作承载区的水平滑移振动机构上，通过水平滑移振动机构实现横向短距离往复滑移振动；横向短距离往复滑移振动与竖直方向的振动配合形成复合振动

【技术实现步骤摘要】
复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置


[0001]本专利技术涉及光学加工
，更具体的说是涉及复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置
。

技术介绍

[0002]光学元件的抛光技术包括全口径抛光和子口径抛光两类
。
全口径抛光作为传统抛光技术具有悠久的历史，其采用大尺寸抛光盘，抛光时元件的整个表面与抛光盘同时接触，因此全口径抛光在抑制中频波纹度误差
、
提升加工效率
、
降低加工成本等方面具有明显的优势
。
但由于大尺寸抛光盘难以实现对元件表面高低区域的选择性去除，使得全口径抛光在元件低频面形误差的高精度
、
确定性控制方面面临极大的困难，因此通常需要采用子口径抛光进行后续的低频面形收敛加工
。
子口径抛光是随着
20
世纪
70
年代计算机技术的出现而发展起来的确定性抛光技术，通过小尺寸去除工具对元件表面局部区域的选择性去除实现形状误差的修正，因此在低频面形误差的确定性控制方面具有较大的优势，然而小尺寸去除工具扫描元件表面修正低频面形误差时，由于卷积效应
、
抛光斑不稳定以及驻留时间实现偏差等原因会在元件表面引入小尺度波纹，从而影响中频误差
。
近年来，中频波纹度误差对光学系统性能的影响越来越得到行业的重视，已成为光学元件加工时亟需改善的关键技术指标
。
[0003]而复杂曲面光学元件是表面具有变曲率半径的光学元件，主要包括非球面元件和自由曲面元件等类型，在强激光装置
、
共形光学系统
(
共形窗口和整流罩等
)、
光刻系统
、
天文望远系统等方面具有广泛的应用
。
光学系统采用复杂曲面光学元件相比采用平面和球面光学元件在减少光学元件数量
、
简化光学系统结构
、
提高设计自由度和实现特殊光学性能等方面具有独特的优势，已逐渐成为光学应用领域的主要发展趋势之一
。
[0004]传统全口径抛光中采用的大尺寸抛光工具主要包括柔性沥青抛光盘以及人造聚氨酯垫
、
阻尼布等，其工作表面通常是具有均匀曲率半径的平面和球面，此类抛光工具适合加工具有相同的均匀曲率半径的平面和球面光学元件，抛光工具在元件表面长距离移动时将会修平具有不同曲率半径的局部凸脊和凹沟
。
对于非球面
、
自由曲面
、
共形光学窗口等元件，由于元件表面具有非均匀的曲率半径，抛光工具在元件表面长距离移动时容易破坏曲率半径偏差较大的局部区域
。
[0005]针对光学元件表面曲率半径极少突变而是缓慢变化的特点，如果在元件表面移动抛光盘很短的距离，即可实现元件抛光的同时又能保持元件表面局部的曲率半径
。
对于具有非均匀曲率半径的元件，如果抛光工具能够较好的覆盖并且贴合元件的整个表面，即抛光工具和元件在各个局部区域具有相同的曲率半径，此时控制抛光工具在元件表面短距离范围内往复移动就可去除元件表面材料，并且由于元件表面的曲率半径变化缓慢，抛光工具在短距离范围内移动时可以保持元件各个区域的曲率半径而不被破坏
。
[0006]因此，针对传统全口径抛光难以加工复杂曲面光学元件以及采用子口径抛光容易在元件表面产生小尺度波纹的问题，如何提供一种适合复杂曲面光学元件加工的复合振动
辅助柔性共形抛光装置，是本领域技术人员亟需解决的问题
。

技术实现思路

[0007]为此，本专利技术的目的在于提出复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置，解决传统全口径抛光难以加工复杂曲面光学元件以及采用子口径抛光容易在元件表面产生小尺度波纹的问题
。
[0008]本专利技术提供的复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置，包括：
[0009]龙门架，所述龙门架下方设置有工作台，所述工作台顶部与所述龙门架下方形成工作承载区；
[0010]垂直振动机构，所述龙门架朝向所述工作承载区设置有所述垂直振动机构，用于提供竖直方向的振动力；
[0011]柔性共形抛光盘，所述垂直振动机构下端固定有与光学元件共形且均匀贴合的柔性共形抛光盘；
[0012]以及水平滑移振动机构，所述光学元件位于所述工作承载区的所述水平滑移振动机构上，通过所述水平滑移振动机构实现横向短距离往复滑移振动；横向短距离往复滑移振动与竖直方向的振动配合形成复合振动
。
[0013]进一步地，所述龙门架固定于地基或工作台上
。
[0014]进一步地，所述工作承载区提供所述光学元件竖直方向与水平方向同时抛光的承载空间
。
[0015]进一步地，所述垂直振动机构为超声振子，所述超声振子与超声发生器连接
。
[0016]进一步地，所述水平滑移振动机构包括：
[0017]机械振动部，所述机械振动部固定于所述工作台顶端；
[0018]滑移部，所述工作台上与所述机械振动部并列设置有所述滑移部，所述滑移部与所述机械振动部的输出端连接；
[0019]承载部，所述滑移部顶端连接有承载所述光学元件的承载部
。
[0020]进一步地，所述机械振动部为激振器或音圈电机，并与振动控制器连接
。
[0021]进一步地，所述滑移部采用滑台模组短距离往复直线滑移
。
[0022]进一步地，所述滑台模组包括：
[0023]底座，所述底座固定于所述工作台上；
[0024]线轨，所述底座顶部形成两组线轨；
[0025]滑块，所述线轨上滑动有所述滑块，所述滑块与所述机械振动部的输出端连接
。
[0026]进一步地，所述承载部为托盘，所述托盘与所述滑移部连接，其向上设置有围挡，并形成抛光液储存区，所述抛光液储存区设置有出液通道
。
[0027]进一步地，所述柔性共形抛光盘由刚性基板
、
柔性层及抛光层组成，所述刚性基板与所述垂直振动机构下端固定
。
[0028]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置，通过驱动柔性共形抛光盘在竖直方向和水平方向上的振动，从而提升光学元件的材料去除效率，并且改善柔性共形抛光盘对复杂曲面光学元件的贴合特性，进而提升小尺度波纹的匀滑效果
。
复合振动辅助全口径共形抛光可以用于粗
抛光以快速去除前级加工残留的表面
/
亚表面缺陷，也可用于子口径抛光后去除小尺度波纹
。
[0029]柔性共形抛光盘的结构设置，实现了与复杂曲面光学元件均匀贴合，提高了对于复杂曲面光学元件去除材料效果
。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置，其特征在于，包括：龙门架
(1)
，所述龙门架
(1)
下方设置有工作台
(2)
，所述工作台
(2)
顶部与所述龙门架
(1)
下方形成工作承载区；垂直振动机构
(3)
，所述龙门架
(1)
朝向所述工作承载区设置有所述垂直振动机构
(3)
，用于提供竖直方向的振动力；柔性共形抛光盘
(4)
，所述垂直振动机构
(3)
下端固定有与光学元件
(8)
共形且均匀贴合的柔性共形抛光盘
(4)
；以及水平滑移振动机构，所述光学元件
(8)
位于所述工作承载区的所述水平滑移振动机构上，通过所述水平滑移振动机构实现横向短距离往复滑移振动；横向短距离往复滑移振动与竖直方向的振动配合形成复合振动
。2.
根据权利要求1所述的复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置，其特征在于，所述龙门架
(1)
固定于地基或工作台
(2)
上
。3.
根据权利要求1所述的复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置，其特征在于，所述工作承载区提供所述光学元件
(8)
竖直方向与水平方向同时抛光的承载空间
。4.
根据权利要求1所述的复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置，其特征在于，所述垂直振动机构
(3)
为超声振子，所述超声振子与超声发生器
(30)
连接
。5.
根据权利要求4所述的复杂曲面光学元件复合振动辅助柔性共形抛光装置，其特征在于，所述水平滑移振动机构包括：机械振动部
(5)
，所述机械振动部
(5)
固定于所述工作台
(2)
顶端；滑移部，所述工作台
(2)
上与所述机械振动部
(5)
并列设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖德锋，张明壮，侯晶，谢瑞清，赵世杰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：