一种用于真空环境的高紧凑度精密直线驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于真空环境的高紧凑度精密直线驱动装置，尤其是对真空环境下非球面光学镜片的离子束修整抛光加工的直线驱动运动装置。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的迅速发展，强激光光学系统和高清晰度光学系统，如战术激光武器光学系统、远距离紫外与红外成像探测系统、深空光电探测系统、轻质稳像观瞄系统、激光雷达系统、深紫外与极紫外光刻系统等，对具有亚纳米级表面粗糙度和纳米级面型精度光学元件的需求日益迫切，需要依靠超精密光学元件及其制造技术来实现。先进光电系统发展的要求日益提升，“超精密”所对应的精度和表面质量也在日益精细化。以表面粗糙度和面型精度为例，超光滑的尺度已经发展到表面粗糙度达到Inm以下，面型精度优于10nm。加工超高精度光学元件，需要利用抛光压力接近于零的非接触式超精密抛光工艺技术，避免光学元件表面及亚表面微观损伤缺陷的产生。在这个方面，以等离子体成型与离子束抛光技术为代表的非接触加工技术，拥有满足超高精度光学元件制造苛刻要求的多项优点。离子束抛光技术是原子量级上的无应力、非接触式超精密光学加工工艺技术，具有加工精度高、无损伤、可抑制中高频小波纹度、加工面洁净无污染的特点，特别适合高精度平面、深度非球面镜面、异形镜面、自由表面镜面以及激光晶体等特殊光学元件与材料的超精密加工，两者配合加工精度能达到亚纳米量级，具有传统工艺无法比拟的优越性，同时还能提高工作效率，使制造质量得到保证。
[0003]为保证离子束抛光工艺有效实施，离子束抛光需要依靠真空和高洁净度环境下精确的、快速响应的驱动装置实现，通过这种装置控制离子束源对被加工光学零件扫描速度、驻留时间及离子束的入射角等技术参数。
[0004]为此设计出一种用于真空环境的精确进给、快速响应、保证加工环境高清洁度的直线驱动装置，可实现离子源运动速度无极调速，高加速度及重复定位精度达到微米级的位置控制装置是迫切需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构紧凑、操控方便、响应速度快、运动精度和重复定位精度高且可用于真空环境的直线运动的直线驱动
>J-U ρ?α装直。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种用于真空环境的高紧凑度精密直线驱动装置，包括机座，其特征在于:所述机座由下至上依次为X轴运动系统，Y轴运动系统，Z轴运动系统，Y轴运动系统的第二导轨安装板通过螺钉安装于X轴运动系统的第一导轨滑块连接板上，X轴运动系统由直线电机驱动所述第一导轨滑块连接板带动Y轴运动系统沿X轴作直线运动；ζ轴运动系统的L形架体的底面通过螺钉连接于Y轴运动系统的第二导轨滑块连接板上，Y轴运动系统由直线电机驱动所述第二导轨滑块连接板带动Z轴运动系统沿Y轴作直线运动，Z轴运动系统可在XY平面内沿X、Y轴作直线运动；z轴运动系统本身可沿与XY平面垂直的Z轴移动，Z轴运动系统上通过螺钉连接有离子源入射角操作系统。
[0007]上述X轴运动系统包括位于所述第一导轨滑块连接板下方的第一导轨安装板，所述第一导轨安装板的左侧上方通过螺钉连接有第一回馈系统栅尺，所述第一导轨滑块连接板的左侧下方通过螺钉连接有第一回馈系统读数头，第一回馈系统栅尺右侧的第一导轨安装板间隔设置有两条第一导轨，所述第一导轨滑块连接板通过螺钉固定有偶数个第一导轨滑块，各第一导轨滑块与第一导轨配合形成滑配结构，两条第一导轨之间设有第一直线电机，第一直线电机的定子通过螺钉连接第一导轨安装板上，第一直线电机的动子通过螺钉连接在第一导轨滑块连接板上，X轴运动系统I的运动通过第一直线电机的动子108带动第一导轨滑块连接板、第一导轨滑块沿第一导轨运动。
[0008]前述X轴运动系统速度由控制系统通过编码器控制，第一回馈系统栅尺和第一回馈系统读数头构成第一光栅回馈系统控制，位置精度由第一光栅回馈系统控制，第一回馈系统读数头可以将检测的信号传递给控制系统构成全封闭控制回路。该X轴运动系统具有结构布局合理紧凑、操控方便、响应速度快、运动精度和重复定位精度高等优点。
[0009]上述第一导轨安装板的两端通过螺钉安装有与所述第一导轨滑块位置相应的第一限位缓冲挡块，在第一导轨安装板沿X轴滑移至极限位置时，所述第一导轨滑块与第一限位缓冲挡块挡配。设置第一限位缓冲挡块的第一个作用是限制第一导轨滑块的运动行程，另一个作用是减弱第一导轨滑块停止振动。
[0010]上述Y轴运动系统包括位于所述第二导轨安装板上方的第二导轨滑块连接板，所述第二导轨安装板的左侧上方通过螺钉连接有第二回馈系统栅尺，所述第二导轨滑块连接板的左侧下方通过螺钉连接有第二回馈系统读数头，第二回馈系统栅尺右侧的第二导轨安装板间隔设置有两条第二导轨，所述第二导轨滑块连接板通过螺钉固定有偶数个第二导轨滑块，各第二导轨滑块与第二导轨配合形成滑配结构，两条导轨之间设有第二直线电机，第二直线电机的定子通过螺钉连接第二导轨安装板上，第二直线电机的动子通过螺钉连接在第二导轨滑块连接板上，Y轴运动系统的运动通过第二直线电机的动子带动第二导轨滑块连接板、第二导轨滑块沿第二导轨运动。
[0011]前述Y轴运动系统速度由控制系统通过编码器控制，第二回馈系统栅尺和第二回馈系统读数头构成第二光栅回馈系统控制，位置精度由第二光栅回馈系统控制，第二回馈系统读数头可以将检测的信号传递给控制系统构成全封闭控制回路。该Y轴运动系统具有结构布局合理紧凑、操控方便、响应速度快、运动精度和重复定位精度高等优点。
[0012]上述第二导轨安装板的两端通过螺钉安装有与所述第二导轨滑块位置相应的第二限位缓冲挡块，在第二导轨安装板沿Y轴滑移至极限位置时，所述第二导轨滑块与第二限位缓冲挡块挡配。设置第二限位缓冲挡块的第一个作用是限制第二导轨滑块的运动行程，另一个作用是减弱第二导轨滑块停止振动。
[0013]上述Z轴运动系统包括通过螺钉紧密连接在L形架体前部的前部导轨安装板，前部导轨安装板的前部通过螺钉连接有两条前部导轨，两条前部导轨前部设有前部导轨滑块，前部导轨滑块通过螺钉连接在前部导轨滑块连接板上，各前部导轨和前部导轨滑块配合形成滑配结构，离子源入射角操纵系统通过螺钉安装在导轨滑块连接板的上方；
[0014]L形架体后部通过螺钉连接的有后部导轨安装板，后部导轨安装板的后部通过螺钉连接有两条后部导轨，两条后部导轨后部设有后部导轨滑块，后部导轨滑块通过螺钉连接在后部导轨滑块连接板上，各后部导轨和后部导轨滑块配合形成滑配结构，所述后部导轨滑块连接板上通过螺钉安装有配重，两后部导轨之间设有第三直线电机，第三直线电机的定子通过螺钉安装在后部导轨安装板上，第三直线电机的动子通过螺钉安装在后部导轨滑块连接板上；
[0015]所述前部导轨连接板和后部导轨连接板之间通过安装在L形架体上的链轮配合结构连接在一起；
[0016]Z轴运动机系统的运动通过第三直线