[发明专利]一种非球曲面零件的高效超精密加工方法及装置

权利要求书

1.一种非球面零件的高效超精密加工方法，其特征在于：利用弹性变形原理采用平面加工的方式加工自由曲面，包括以下步骤：

步骤1：将一个块状材料的一个面加工为与目标非球曲面的曲面形状相反的曲面面形，该块状材料形成一个与目标非球曲面对应的负形靠模；

负形靠模上具有曲面面形的一面为靠模面；在负形靠模上与靠模面相对的未进行加工的一面为平滑面；

在负形靠模的靠模面与平滑面之间至少打通一个通道作为产生负压时的气流通道；或者，负形靠模的材料选用多孔隙类材料；

步骤2：将一个双面平滑的平板工件与所述负形靠模的靠模面相接触；启动真空泵，真空泵通过气流通道在平板工件与负形靠模的靠模面之间产生负压，所述平板工件在该负压的作用下产生完全弹性变形，并与靠模面紧密贴合，所述平板工件变形后未与靠模面接触的面作为被加工表面，被加工面为曲面；

步骤3：将被加工表面加工成为平面；

步骤4：将所述平板工件与负形靠模分离，平板工件产生恢复性弹性变形，所述平板工件原先与靠模面相接触的面变形为平面，所述被加工表面形成与目标非球面形相同的面形，加工完成；

2.如权利要求1所述的非球面零件的高效超精密加工方法，其特征在于：所述的负形靠模在吸附平板工件之前，需先根据平板工件的材料与尺寸对靠模面面形进行修正。

3.如权利要求1所述的非球面零件的高效超精密加工方法，其特征在于：步骤3的过程是：以平面加工方式对被加工表面进行研磨与抛光加工，直至被加工表面成为平面。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种非球面零件的高效超精密加工方法，其特征在于：所述的负形靠模由刚性材料构成，所述的刚性材料包括但不限于硬质合金或模具钢；所述的平板工件由具备弹性变形能力的材料构成，所述具备弹性变形能力的材料包括但不限于光学玻璃和碳化硅。

5.一种非球面零件的高效超精密加工装置，其特征在于，负形靠模上具有一个靠模面，靠模面被加工成与目标非球曲面形相反的曲面；在负形靠模上与靠模面相对的未进行加工的一面为平滑面；在负形靠模上设有一条或多条用于连通靠模面与平滑面且作为产生负压时的气流通道，或者，负形靠模的材料选用多孔隙类材料；真空泵和用于施加载荷的加载设备设置在负形靠模的平滑面一侧，平板工件的一面在负压作用下与靠模面紧密贴合，平板工件的另一面为加工面，在加工面一侧设有研磨设备和抛光设备。