[发明专利]一种适用于氟化钙凹锥镜高效加工的联合工艺方法

摘要

本发明公开了一种适用于氟化钙凹锥镜高效加工的联合工艺方法，该方法充分考虑了氟化钙晶体的材料特性及凹锥面异形结构特性，将加工流程分为成型、面形精度提升、粗糙度提升三个环节并分别采用直线成型铣磨、金刚石车削技术及直线磁力棒磨削三种联合工艺进行加工，对氟化钙凹锥的直线度、锥角度、面形精度、粗糙度等技术瓶颈进行各个击破。该联合工艺加工效率高，锥角精度准确，面形精度及粗糙度可控、稳定，突破了国内现有工艺无法加工氟化钙凹锥异形曲面的技术瓶颈，为我国开展光刻机投影曝光光学系统的研制提供技术保障。

主权项

1.一种适用于氟化钙凹锥镜高效加工的联合工艺方法，其特征在于：根据氟化钙凹锥的成型、面形精度提升、粗糙度提升三道工艺流程，分别采用直线成型铣磨、金刚石车削工艺及直线磁力棒磨削三种工艺方法联合加工实现；包括如下步骤：步骤一、所述直线成型铣磨：采用直线圆柱砂轮通过数控铣磨机床将最接近球半径的氟化钙凹面快速铣磨为氟化钙凹锥镜，锥角误差θ≤0.1°，锥面直线度误差≤2微米；步骤二、所述金刚石车削工艺：提升氟化钙凹锥镜面形精度及锥角度，采用金刚石车削工艺使加工后的氟化钙凹锥镜面形精度峰谷值PV≤λ/8，锥角误差θ≤0.003°，粗糙度Rq≤25nm；步骤三、所述直线磁力棒磨削：提升氟化钙凹锥镜的表面粗糙度及控制凹锥镜的面形精度，采用直线磁力棒磨削工艺使加工后的氟化钙凹锥镜面形精度峰谷值PV≤λ/6，锥角误差θ≤0.003°，粗糙度Rq≤0.5nm；所述直线成型铣磨的圆柱砂轮为树脂结合剂金刚石砂轮，砂轮口径≤12mm，砂轮铣磨转速≥30000RPM；所述直线磁力棒磨削是指基于外径内孔的奥氏不锈钢圆筒与汝铁硼磁棒构成的直线磁力棒，采用双相基载的磁流变抛光液吸附于其表面形成柔性抛光模并完成对氟化钙凹锥的超光滑加工；双相基载的磁流变抛光液包括：羰基铁粉、双相基载液、添加剂、Ph调节剂以及磨料，各组分的质量百比分别为83％-87％，10％-15％，1％-1.5％，1.2％-2％，0.01％-0.0.05％；所述羰基铁粉为表面积平均粒径≤3微米的软性铁粉，双相基载液由质量比例5：1：1的去离子水、乙二醇及二甲基甲酰胺组合，添加剂为苯甲酸纳抗氧化剂及丙三醇保湿剂，ph调节剂为氢氧化钠，磨料为50nm颗粒的金刚石磨削液；所述直线磁力棒磨削的工艺参数为：抛光液切入深度0.5mm-1mm，直线磁力棒磨削速度3000RPM-4000RPM，汝铁硼磁场强度为1.25特斯拉-1.28特斯拉；所述直线磁力棒磨削技术采用磁流体柔性去除特性，对氟化钙凹锥镜表面材料进行均匀去除，加工轨迹为固定螺旋间隔为0.1-0.5mm；直线磁力棒磨削去除的氟化钙凹锥表面材料深度为300纳米-500纳米。