[发明专利]一种单点金刚石铣削法加工大尺寸光学元件的平面度误差控制方法

摘要

一种单点金刚石铣削法加工大尺寸光学元件的平面度误差控制方法，它涉及大尺寸脆性光学元件超精密加工领域。它解决了现有的SPDT法在加工大尺寸光学元件时平面度误差大、面形精度难以保证的问题，本发明首先利用干涉仪检测机座上的大尺寸光学元件的平面度形貌及平面度误差Δ，然后根据平面度误差Δ计算飞刀盘轴线倾角，再根据检测获得的平面度形貌调整三个楔形球面支撑体，以实现飞刀盘偏转角度，最后利用调整好的机床对光学元件进行二次超精密加工，再利用干涉仪重新检测平面度形貌及平面度误差Δ，当平面度误差Δ满足聚变系统要求时，完成单点金刚石铣削法加工大尺寸光学元件的平面度误差控制。本发明适用于大尺寸光学元件的面形加工。

主权项

1.一种单点金刚石铣削法加工大尺寸光学元件的平面度误差控制方法，所述控制方法是基于加工机床实现的，所述加工机床包括机座(1)、飞刀盘支架(2)、两个数字水平仪(3)和飞刀盘(4)，所述飞刀盘(4)固定在飞刀盘支架(2)的中心位置，所述两个数字水平仪(3)位于飞刀盘支架(2)上表面，所述两个数字水平仪(3)用于标定飞刀盘(4)的水平位置，还用于测量所述飞刀盘(4)的偏转角度，所述飞刀盘支架(2)底部与机座(1)之间固定有第一楔形球面支撑体(2-1)、第二楔形球面支撑体(2-2)和第三楔形球面支撑体(2-3)，所述第一楔形球面支撑体(2-1)、第二楔形球面支撑体(2-2)和第三楔形球面支撑体(2-3)用于支撑飞刀盘支架(2)，还用于微调所述飞刀盘支架(2)的倾斜角度，所述第一楔形球面支撑体(2-1)的中心、第二楔形球面支撑体(2-2)的中心和第三楔形球面支撑体(2-3)的中心连线组成等腰三角形，其中第三楔形球面支撑体(2-3)的中心为该等腰三角形的顶点，该等腰三角形的中心点位于飞刀盘(4)的旋转轴线上，所述三个楔形球面支撑体的结构相同，所述每个楔形球面支撑体包括L形支撑板(2-11)、移动板(2-12)、球形支撑板(2-13)、楔形块(2-14)、调整螺栓(2-15)和调整螺母(2-16)，球形支撑板(2-13)位于移动板(2-12)上，并且该球形支撑板(2-13)的球面嵌入移动板(2-12)内，所述移动板(2-12)位于L形支撑板(2-11)上，并且所述移动板(2-12)的一端与L形支撑板(2-11)的竖板相邻，所述移动板(2-12)的底面与L形支撑板(2-11)的横板之间形成楔形空间，楔形块(2-14)嵌入在该楔形空间内，所述调整螺栓(2-15)穿过L形支撑板(2-11)的竖板后与楔形块(2-14)的小端螺纹连接，位于L形支撑板(2-11)外的调整螺母(2-16)与调整螺栓(2-15)螺纹连接，其特征在于所述控制方法的具体过程为：步骤一：利用干涉仪检测机座(1)上的大尺寸光学元件(U)的平面度形貌及平面度误差Δ，所述平面度形貌为凹面或凸面；步骤二：根据平面度误差Δ计算飞刀盘轴线倾角，其中，R为飞刀盘(4)的半径，B为大尺寸光学元件(U)的一条边的边长，并且该条边长与机座(1)进给方向垂直；步骤三：判断步骤一中检测获得的平面度形貌是否为凹面，如果是，则执行步骤四，否则执行步骤五；步骤四：通过旋进第二楔形球面支撑体(2-2)的调整螺栓来增加该支撑体的楔形块的嵌入量或旋出第一楔形球面支撑体(2-1)的调整螺栓来减少该支撑体的楔形块的嵌入量，以实现飞刀盘(4)偏转角度，同时通过调整第三楔形球面支撑体(2-3)的调整螺栓以消除或减小飞刀盘(4)沿垂直机座(1)进给方向上的倾斜量，然后执行步骤六；步骤五：通过旋进第一楔形球面支撑体(2-1)的调整螺栓来增加该支撑体的楔形块的嵌入量，或旋出第二楔形球面支撑体(2-2)的调整螺栓来减少该支撑体的楔形块的嵌入量以实现飞刀盘(4)偏转角度，同时通过调整第三楔形球面支撑体(2-3)的调整螺栓以消除或减小飞刀盘(4)沿垂直机座(1)进给方向上的倾斜量，然后执行步骤六；步骤六：利用步骤四或步骤五调整后获得的机床对大尺寸光学元件(U)进行二次超精密加工，再利用干涉仪重新检测所述大尺寸光学元件(U)的平面度形貌及平面度误差Δ，并判断检测获得的平面度误差Δ是否满足聚变系统要求，如果是，则执行步骤七，否则返回步骤二，进行再次调整加工；步骤七：完成单点金刚石铣削法加工大尺寸光学元件(U)的平面度误差控制。