[发明专利]一种元件边缘效应抑制工装和方法

说明书

本发明适用于元件加工技术领域，本发明提供了一种元件边缘效应抑制工装，通过在元件边缘增加过渡挡块，使加工时，加工工具可以完全移出元件的边缘以对其进行加工，从而使得加工工具可遍历元件整面各个位置，并且避免了元件边缘加工受力畸变，从而抑制元件边缘效应；在此基础上，本发明还提出了一种应用上述工装进行元件边缘效应抑制的方法，使用上述工装后，加工时，加工工具可以移出元件边缘，从而加工工具可遍历元件整面各个位置；同时，当加工工具完全移出元件的边缘后，加工工具开始提升，即减小加工工具与元件的接触深度，确保加工工具始终未与挡块边缘刮擦，从而避免了加工时过渡挡块边缘受压损坏。

技术领域

本发明涉及元件加工技术领域，尤其是涉及一种元件边缘效应抑制工装和方法。

背景技术

随着航空航天、国防军工等尖端科学技术的迅速发展，元件，尤其大口径非球面元件有利于提高空间分辨率、扩大视场以及增大信号收集能力等，已被广泛的应用于各种光学系统中，如遥感相机、太空望远镜等。目前，元件，尤其是大口径非球面元件超精密加工较为困难，其中一个重要的影响因素就是边缘效应。

边缘效应是指，在元件的实际加工过程中，当工具移动到元件边缘而不露边时，由于最边缘区域的相对加工时间小于中间区域，则去除量减少，元件发生“翘边”；反之，当工具部份露出元件边缘时，由于相对压力增大，使边缘区域去除量增加，元件发生“塌边”，这两种现象都使元件边缘去除量难以控制,严重阻碍面形误差收敛。边缘效应会严重影响元件加工效率、表面质量以及有效口径，导致光学系统性能下降。因此，提供一种工装，在元件加工过程中，可以抑制边缘效应、提升元件边缘加工质量、增加元件有效口径将具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种工装，可以用于元件的加工过程中，以对元件的边缘效应具有抑制作用。为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种元件边缘效应抑制工装，包括：底板，挡块组件，所述挡块组件位于底板上；所述挡块组件包括：多个过渡挡块，所述多个过渡挡块完全包裹元件的边缘，所述过渡挡块的上表面与所述元件边缘平滑过渡；多个定位挡块，所述每个过渡挡块对应设有一个定位挡块，所述定位挡块用于将所述过渡挡块固定于所述底板，所述定位挡块与所述底板可拆卸连接。

应用本发明的技术方案，在加工元件时，先将元件放置于底板中间，将多个过渡挡块分布在元件的边缘处，并将元件的待加工边缘完全包裹，用定位挡块将每个过渡挡块与元件的接触面抵紧，定位挡块与底板之间以可拆卸的方式固定，从而多个定位挡块将元件与过渡挡块固定在底板上。过渡挡块的上表面与所述元件边缘平滑过渡，从而在加工时，使工具可以完全移出元件边缘加工，使工具可遍历元件整面各个位置，并且避免了元件边缘加工受力畸变，抑制元件边缘效应。

进一步地，所述底板两面的面形精度优于20μm。上述方案中，下底板两面可采用超精密磨削加工，最终保证底板两面的面形精度优于20μm。

进一步地，所述过渡挡块的厚度与元件加工时使用的最大去除函数直径一致。上述方案中，当加工元件的边缘时，加工渡挡块的厚度与元件加工时使用的最大去除函数直径一致，使得工具移到元件的边缘时，可保证工具与元件的接触面积不变，从而不会改变工具与元件之间的相对压力，导致踏边现象的发生。

进一步地，所述过渡挡块的厚度大于所述元件加工时使用的最大去除函数。上述方案中，当加工元件的边缘时，加工渡挡块的厚度大于元件加工时使用的最大去除函数直径，使得工具移到元件的边缘时，可保证工具与元件的接触面积不变，从而不会改变工具与元件之间的相对压力，导致踏边现象的发生。

进一步地，所述过渡挡块的材质与所述元件的材质相同，所述过渡挡块的上表面的面形精度优于10μm。上述方案中，过渡挡块的材质与所述元件的材质相同，可将过渡挡块与元件整体采用超精密磨削一起加工，由此获得与元件参数一致、边缘平滑过渡的高精度局部表面，过渡挡块上表面加工面形精度优于10μm。