[发明专利]一种铝合金反射镜高表面质量加工方法

说明书

本发明公开了一种铝合金反射镜高表面质量加工方法，实施步骤包括：通过小磨头数控研抛平台对铝合金反射镜试件相同材料的铝合金镜面在给定工艺参数条件下进行定点小磨头光顺抛光获取抛光去除效率；测量铝合金反射镜试件的氧化膜厚度；根据氧化膜厚度、抛光去除效率确定小磨头光顺抛光作业的最优小磨头抛光工艺参数；进行小磨头光顺抛光作业；对铝合金反射镜试件的表面进行清洁，并判断清洁后的表面质量是否达到指标要求。本发明能够抑制消除铝合金反射镜超精密切削过程中的伴生车削纹路，克服传统铝合金反射镜抛光技术在表面质量提高上存在的不足，实现高质量表面的获得，提升了光学零件低缺陷制造能力，为我国光学零件的超精密加工开辟新途径。

技术领域

本发明涉及光学元件加工技术，具体涉及一种铝合金反射镜高表面质量加工方法。

背景技术

铝合金具有易加工成形、轻质、高导热性和低成本等优良特性，是航空航天光学系统中的常用材料，这些光学系统使用铝合金作为结构部件的同时使用其作为镜体以实现光机一体化，从而避免镜面和机械结构由于材料不同、热胀冷缩不一致造成的镜面畸变。另外，由于在紫外光到红外光的较宽光谱范围内均具有高反射率，铝合金材料常用于制造反射镜面。对于反射镜面，表面质量是其光学性能的重要影响因素，因此铝合金反射镜能否获得高表面质量是其能否成为高品质光学元件的关键。

单点金刚石切削技术(single point diamond turning,SPDT)作为铝合金镜面加工的常用方法，可以较为高效地直接获得满足红外光学系统成像要求的光滑表面，但其在铝合金镜面产生的周期性车削纹路等微结构会产生光散射，这极大地影响了镜面的光学性能，致使切削后的铝合金反射镜很难直接应用于可见光和紫外波段。但是，铝合金质软，在加工过程中极易产生机械损伤，造成划痕、磨损等表面缺陷，致使加工后表面平整度和光洁度低。同时缺陷处表面化学稳定性差，极易发生腐蚀。以上特点导致传统抛光方法在铝合金反射镜上的应用不够理想，难以获得高表面质量光学表面。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种铝合金反射镜高表面质量加工方法，本发明依据小磨头抛光可进行材料定量去除的优点优化了抛光工艺，实现了对铝合金反射镜表面轮廓误差减小以及随机化，能够抑制消除铝合金反射镜超精密切削过程中的伴生车削纹路，克服传统铝合金反射镜抛光技术在表面质量提高上存在的不足，实现高质量表面的获得，提升了光学零件低缺陷制造能力，为我国光学零件的超精密加工开辟新途径。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种铝合金反射镜高表面质量加工方法，实施步骤包括：

1)通过小磨头数控研抛平台对铝合金反射镜试件相同材料的铝合金镜面在给定工艺参数条件下进行定点小磨头光顺抛光，根据抛光前后表面面形差得到抛光去除效率Vr；

2)测量铝合金反射镜试件的氧化膜厚度H；

3)根据铝合金反射镜试件的氧化膜厚度H、抛光去除效率Vr确定通过小磨头数控研抛平台对铝合金反射镜试件在给定工艺参数条件下进行小磨头光顺抛光作业的最优小磨头抛光工艺参数；

4)根据最优小磨头抛光工艺参数生成小磨头光顺抛光数控代码，通过小磨头数控研抛平台对铝合金反射镜试件在给定工艺参数条件下进行小磨头光顺抛光作业；

5)对铝合金反射镜试件的表面进行清洁，并判断清洁后的表面质量是否达到指标要求，如果达到指标要求则结束并退出；否则，跳转执行步骤2)。

优选地，步骤2)的详细步骤包括：利用纳米压痕测试仪对铝合金反射镜试件进行循环加载实验，获得其硬度与弹性模量随压入深度的变化曲线，根据所述硬度与弹性模量随压入深度的变化曲线分析得到氧化膜与其基体之间的临界位置，从而间接得到铝合金反射镜表面的氧化层厚度H。

优选地，步骤3)的详细步骤包括：