[发明专利]一种带有中心孔的折衍混合表面反射镜车削加工方法

说明书

本发明公开了一种带有中心孔的折衍混合表面反射镜车削加工方法，包括下料、镜坯成形、消应力退火、粗车镜面、消应力退火、精密对刀、精车镜面、清洗与包装等步骤。本发明通过各个加工步骤的精密配合，实现了对带有中心孔的折衍混合表面有色金属反射镜的超精密车削加工，加工精度高，易于实现，操作效率高。

技术领域

本发明属于光学元件加工技术领域，涉及一种带有中心孔的折衍混合表面反射镜车削加工方法。

背景技术

在如图1所示的卡式结构光学系统中，使用的主反射镜都需要带有中心孔。随着对光学系统小型化、智能化、灵巧化、无热化、轻量化等要求的逐步提高，小型卡式结构的主反射镜开始采用如图2所示的轴对称折衍混合表面。常规轴对称折衍混合表面分为基底和衍射结构两部分，基底为球面或者轴对称高次曲线，衍射结构包含衍射环带横向分布、衍射环带深度、衍射结构面形等因素，对其加工需使用特定的单晶金刚石刀具。光学面形检测技术的现状是：带有中心孔的二次曲面可使用干涉方法检测；而带有中心孔的轴对称高次非球面和轴对称折衍混合表面，目前仅可在实验室阶段花费很大的代价来实现亚微米精度的面形检测，仍难满足光学成像所需。加工折衍混合表面反射镜，须在工艺方法上严格控制，才能在加工表面面形无法检测的情况下，满足最终镜头成像所需。

使用超精密车削加工有色金属反射镜的加工工艺现已基本成熟。使用超精密车削法加工此类反射镜，存在对刀精度控制、消应力处理、表面疵病指标控制三方面工艺难点。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种超精密车削加工方法，解决上述工艺问题，最终能够制备出满足当前红外光学系统需要的折衍混合表面有色金属反射镜。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种带有中心孔的折衍混合表面反射镜车削加工方法，其包括以下步骤：

步骤一：下料

对金属棒料按预设尺寸切片下料；

步骤二：镜坯成形

按设计图纸进行反射镜镜坯成形加工，留出反射镜精密车削的光学表面厚度加工余量；

步骤三：消应力退火

对所成形镜坯执行消应力退火工艺；

步骤四：粗车镜面

按照预设的基底的形状和尺寸，对镜坯的光学表面厚度加工余量进行去除，去除到零件最终所需厚度的上差值在±0.02mm范围内；

步骤五：消应力退火

对粗车后的反射镜执行消应力退火工艺；

步骤六：精密对刀

车削折衍混合表面使用专用刀具，所述专用刀具为：刀具圆弧包角不小于50°，刀具圆弧轮廓度须优于300nm，刀具圆弧半径选择范围0.1～0.2mm，0°前角，10°后角；车削折衍混合表面前，将专用刀具安装在加工机床上，用于车削球面及非球面基底，专用刀具与加工机床之间的安装需满足：对刀偏差Δx值与加工表面Pv值的关系式为Δx≈2×Pv×R/D，R为球面半径或非球面的近似球面半径，D为光学表面口径；

步骤七：精车镜面

使用专用刀具进行镜面的基底成形、折衍混合表面车削；

步骤八：清洗与包装

对完成折衍混合表面车削的反射镜进行酒精喷洗，喷洗完成后使用无纺布进行第一层包装，使用脱脂纱布进行第二层包装，然后进行外部包装。