[发明专利]一种非球面离子束成型装置及方法

权利要求书

1.一种非球面离子束成型装置，其特征在于，包括真空舱(1)、工件旋转机构(2)、工件夹持架(3)、被加工件(4)、离子束掩模板(5)和离子源(6)，其中，

真空舱(1)用于给离子源(6)提供真空工作环境并容纳装置的其它部件，离子源(6)安装于真空舱(1)内侧底部，自下而上喷射高速离子束(7)，其喷射的离子束(7)穿过离子束掩模板(5)的孔洞入射到被加工件(4)表面，在其动能作用下轰击被加工件(4)表面原子，使其达到材料溅射去除的目的；

工件旋转机构(2)安装于真空舱(1)内侧顶部，其下部安装工件夹持架(3)，被加工件(4)夹持在工件夹持架(3)上，工件旋转机构(2)最终用于驱动被加工件(4)绕其中心旋转；

工件夹持架(3)将被加工件(4)的被加工面朝下悬挂夹持；

离子束掩模板(5)安置于离子源(6)和被加工件(4)之间，用于遮挡部分离子以形成特定形状及分布的离子束(7)，离子束掩模板(5)的设计应结合离子束(7)的空间分布和被加工件(4)表面材料去除量的要求进行二维设计，被加工件(4)进行非球面成型过程中，离子束掩模板(5)相对离子源(6)保持不动，被加工件(4)在工件旋转机构(2)带动下绕被加工件(4)的中心匀速转动。

2.根据权利要求1所述的一种非球面离子束成型装置，其特征在于，离子源(6)采用射频离子源、考夫曼离子源、空心阴极离子源或微波离子源大面积高密度高稳定性离子源。

3.根据权利要求1所述的一种非球面离子束成型装置，其特征在于，工件旋转机构(2)采用电机驱动的转台搭建。

4.根据权利要求1所述的一种非球面离子束成型装置，其特征在于，离子束掩模板(5)采用石墨作为材料。

5.一种非球面离子束成型方法，其特征在于，包括如下的步骤：

步骤一，加工最接近球面：按照常规方法将被加工件(4)加工成目标非球面的最接近球面；

步骤二，离子束掩模板(5)设计：测定离子束(7)的空间分布后，按照非球面偏移量及当前面形状况设计特定形状的离子束掩模板(5)，同时计算采用该离子束掩模板(5)所需要加工的时间；

步骤三，安装被加工件(4)：将被加工件(4)的中心调整到与工件旋转机构(2)同轴，可采用旋转打千分表的方法进行，同时安装好设计加工好的离子束掩模板(5)；

步骤四，离子束成型：将真空舱(1)抽真空后开启离子源(6)，同时旋转被加工件(4)直至达到步骤二中计算的时间，匀速旋转的目的在于形成中心对称的材料去除；

步骤五，检测工件面形：检测被加工件(4)的成型精度，如满足要求，结束；否则转步骤二。