[发明专利]球罩光学元件的加工方法

权利要求书

1.一种球罩光学元件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）原材料定比混合：首先根据球罩元件最终性能指标、重量及设定尺寸进行球罩粉体材料比例及重量计算，并按照计算结果进行称重、混合，最终得到均匀的粉体；

2）热等静压成型：把均匀的粉体放入热等静压成型设备中，设定温度、升温速率以及压力参数，然后启动设备进行热等静压成型；成型后取出球罩素坯，并利用千分尺进行尺寸测量，并查看有无裂纹缺陷，满足要求后移交下一工序；

3）素坯减薄处理：首先将素坯固定在精密数控车床工件架上，选择合适的刀具，然后将热等静压成型后的球罩素坯形状及尺寸参数在数控机床电脑上构图，并设定去除量、去除速度、去除路径参数，然后启动精密数控机床，按照精密数控车床设定参数对球罩素坯进行减薄处理；该工序完成后进行测量，满足要求后进入下一工序，如不满足则继续进行精密车床减薄工序；

4）高温烧结：将减薄处理后的素坯放入高温马弗炉中，设定烧结温度、升温速率、保温时间、降温速率参数，然后启动高温马弗炉进行高温烧结，高温烧结完成后取出球罩元件，并采用千分尺测量外形尺寸；满足公差要求后进入下一工序，如不满足则样品报废；

5）铣磨成型：首先根据图纸要求设定需要铣磨的公差范围，然后将高温烧结后的球罩元件固定在数控光学铣磨加工中心工作台上，然后使用固着金刚石砂轮铣磨工件，铣磨完成后采用千分尺、触针式轮廓仪进行外型尺寸及面形检验，使用球径仪测量球罩半径并判断铣磨误差是否达到转工序要求，若达到要求则进入下一步，否则重新进行铣磨加工；

6）凸面细磨：首先根据球罩元件的口径和厚度尺寸选择凸面上盘模并采用沥青点胶方式将球罩元件点胶上盘；然后将带有凸面朝上的球罩元件的上盘模固定放置在二轴机的细磨位置；接着将球罩元件凸面细磨盘倒放在所述的球罩元件凸面上；将铁笔插入凸面细磨盘背部的固定孔中，并施加一定压力，使细磨盘凹面与球罩元件凸面之间紧密贴合；然后选择初始位置和进给量，启动二轴机同时施加散粒碳化硼磨料开始研磨；

研磨一段时间约0.5h-1h后，停止机床，取下细磨盘并进行尺寸、面形以及等厚指标检测，如此反复，直到球罩元件凸面磨到公差范围时进行下盘；

7）凹面细磨：首先将凹面细磨盘固定放置在二轴机的细磨位置；然后根据球罩元件的尺寸选择合适的凹面上盘模并采用沥青点胶方式将球罩元件点胶上盘；然后将带有凹面朝上的球罩元件的上盘模倒扣在球罩元件凹面细磨盘；将铁笔插入凹面细磨盘背部的固定孔中，并施加一定压力，使细磨盘凸面与球罩元件凹面之间紧密贴合；然后选择初始位置和进给量，启动二轴机同时施加散粒碳化硼磨料开始研磨；

研磨一段时间约0.5h-1h后，停止机床，取下细磨盘并进行尺寸、面形以及等厚指标检测，如此反复，直到球罩元件凹面磨到公差范围时进行下盘；

8）化学机械抛光：化学机械抛光的操作与细磨一致，采用散粒金刚石微粉进行抛光工序；抛光过程每0.5h-1h即检测一次，如果球罩元件的面形精度收敛到进入干涉仪量程后，即采用激光干涉仪对所述的球罩元件的面形进行测量，得到工件所需要的凹凸两个面的面形误差；在抛光过程中不断观察球罩光学元件表面形态，保证球罩光学元件完全抛亮且表面质量完好，直到球罩元件面形精度达到相应的技术要求；

9）面形精度终检检测：上述加工流程完成后，采用数字化激光干涉仪和表面疵病检测仪对球罩光学元件的面形和表面质量进行检测，当球罩光学元件面形精度和表面质量未满足要求根据反馈情况，则返回步骤8），当所述的球罩光学元件面形精度和表面质量满足要求，则结束加工；

所述的球罩元件工装夹具和磨具需要根据球罩元件的尺寸和性能进行专门设计加工，且口径比元件大5-10mm。