[发明专利]采用单个水射流作为电极的大气等离子体的加工方法

摘要

采用单个水射流作为电极的大气等离子体的加工方法，它属于等离子体加工大口径非球面光学零件的技术领域。它是为了解决高精度大口径非球面光学零件的局部修形加工效率和表面质量问题。它的步骤一：将成形电极的上端面连接在工作架上；步骤二：在待加工零件的下方设置的喷头喷出的水接地；步骤三：使成形电极靠近待加工光学零件的待加工表面；步骤四：预热射频电源和混合等离子体气源；步骤五：使喷头喷出的水喷射到待加工光学零件的下端面上，启动射频电源；步骤六：使喷头进行左右移动和前后移动；步骤七：取出待加工光学零件。本发明能对光学零件表面进行小去除量的局部修形，水射流可以保证在每个位置的放电特性相同，避免放电不均匀的问题。

主权项

采用单个水射流作为电极的大气等离子体的加工方法，其特征在于它的步骤方法是：步骤一：将成形电极（1）的上端面绝缘连接在升降装置（2）的竖直运动工作架（2‑1）上，使成形电极（1）与射频电源（3）的输出端连接作为大气等离子体放电的阳极；步骤二：将待加工光学零件（4）装卡在夹具（2‑2）上，在待加工零件（4）的下方设置有一个喷头（2‑3），喷头（2‑3）设置在多自由度运动工作台（2‑4）上，喷头（2‑3）的进水口连接水泵（6）的出水口，使待加工光学零件（4）的下端面与喷头（2‑3）的喷嘴口之间有一定的间隙，间隙的距离为1mm‑50mm；根据去除函数半高宽的要求，喷头（2‑3）的喷嘴口的直径可在0.5mm‑50mm范围内调节；喷头（2‑3）喷出的水通过喷头（2‑3）接地作为大气等离子体放电的阴极；步骤三：使成形电极（1）靠近待加工光学零件（4）的待加工表面，并使它们之间保持一定的放电间隙，放电距离范围为2mm‑5mm；放电间隙附近设置有出气管（5‑1），出气管（5‑1）的进气端口与混合等离子体气源（5）的出气端口导气连通；步骤四：预热射频电源（3）和混合等离子体气源（5）中的气体质量流量控制器，预热时间为5‑10分钟；然后打开混合等离子体气源（5），使离子体气体的流量为2 L/min ‑5 L/min，反应气体流量为20 ml/min‑ 90 ml/min，辅助气体与反应气体流量的比例为0%‑50%；步骤五：当成形电极（1）和待加工光学零件（4）的待加工表面之间的放电间隙内充满等离子体气体、反应气体与辅助气体的混合气体后，启动水泵（6），使喷头（2‑3）喷水，其水的电导率为125μs/cm‑1250 μs/cm，水的压力为0.1MPa‑0.5MPa，使喷头（2‑3）喷出的水喷射到待加工光学零件（4）的下端面上，启动射频电源（3），逐步增加射频电源（3）的功率，使功率达到200W‑400W，同时控制射频电源（3）的反射功率为零，在射频电源（3）工作的过程中持续稳定的通入混合气体，使成形电极（1）和待加工光学零件（4）的待加工表面之间的放电间隙产生稳定的等离子体放电；步骤六：根据待加工光学零件（4）的表面相应位置的期望去除量，使喷头（2‑3）进行左右移动和前后移动，并且控制喷头（2‑3）喷射出的水在待加工光学零件（4）的下端面上不同位置的驻留时间；步骤七：待加工完成后，关闭射频电源（3）的电源，关闭混合等离子体气源（5），关闭水泵（6），停止喷头（2‑3）喷水，取出待加工光学零件（4），对加工去除深度进行测量，以判断是否达到加工要求。