一种非球面镜抛光工艺及其抛光盘的制作方法

本发明涉及光学设备加工技术领域，更具体地说，涉及一种非球面镜抛光工艺。本发明还涉及一种用以抛光非球面镜的抛光盘。

背景技术：

随着光学技术的迅速发展，非球面技术已广泛应用于科学研究、国防军工、工业生产及日常生活等诸多领域，对于提高光学系统整体性能方面有着举足轻重的作用。

非球面主要指是旋转对称的非球面，能够用含有非球面系数的高次多项式来表示，其中心到边缘的曲率半径连续发生变化，非球面可以缩小光学系统外形尺寸，减轻系统重量，提高光学性能，改善成像质量。

目前，市面上有两种主流的加工方式：一种为手修研磨方法；另一种为计算机控制光学加工，通过数控技术进行精确抛光，根据干涉仪等光学表面面形检测仪器测得的面形数据，选择合适的抛光参数在计算机控制下按照一定的路径加工工件表面，使其面形逐步收敛。

然而，采用传统手修研磨方法完全依靠加工者的经验进行手修，对加工者的个人经验和能力要求很高：包括根据刀口星点像判断面形和手修抛光的经验和能力，并且手修过程很容易发生错误，抛光精度和效率无法得到有效保证；采用数控设备加工，价格昂贵，加工成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种非球面镜抛光工艺及其抛光盘，采用传统球面设备实现非球面镜片的铣磨和抛光加工，其操作简单，加工效率高，加工成本低，可以应用于各类面形复杂的光学零件的加工，并获得较高的面型质量和面形精度。

本发明提供一种非球面镜抛光工艺，包括步骤：

利用铣磨机将待加工镜片铣出非球面面型；

利用抛光设备对所述待加工镜片表面进行抛光；

获取所述待加工镜片的面型尺寸，判断所述面型尺寸是否满足图纸要求：若否，则循环执行所述利用抛光设备对所述待加工镜片表面进行抛光步骤，直至所述面型尺寸合格；若是，则停止抛光。

优选的，判断所述面型尺寸合格之后，还包括步骤：

利用所述抛光设备对所述待加工镜片表面进行修正抛光；

获取修正抛光后的所述待加工镜片的面型尺寸；

判断是否符合图纸尺寸：若否，则循环执行所述利用所述抛光设备对所述待加工镜片表面进行修正抛光；若是，则停止抛光。

优选的，所述抛光设备具体为抛光盘或者抛光机。

本发明还提供一种抛光盘，包括抛光盘本体和固定安装在所述抛光盘本体上的把手，所述抛光盘本体设有抛光曲面，所述抛光曲面的表面粘贴有柔性抛光材料。

优选的，所述柔性抛光材料具体为抛光绒布。

优选的，所述把手为铁制把手。

优选的，所述抛光盘本体由铝制材料制成。

与背景技术相比，应用本申请所提供的非球面镜抛光工艺，依次利用铣磨机将待加工镜片铣出非球面面型及抛光，利用检测设备获取待加工镜片的面型尺寸，并与图纸要求作比照，判断面型尺寸是否合格，如若不合格，则循环进行铣磨和抛光加工，直至面型尺寸符合图纸要求。本申请可以满足面形复杂的光学零件的加工，获得较高的表面质量和加工精度，有效地降低加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的非球面镜抛光工艺的流程图；

图2为基于本发明所提供的非球面镜抛光工艺的测量结果图；

图3为本发明所提供的非球面镜抛光工艺的加工示意图；

图4为不同直径镜片及不同抛光材质对应下的抛光时间表；

图5为预抛光后利用轮廓仪测量的面型图；

图6为修正后利用轮廓仪测量的面型图；

图7～图8为精细抛光后利用轮廓仪测量的面型图；

图9为本发明所提供的抛光盘的示意图。

其中，1-待加工镜片、2-抛光盘本体、3-把手、4-柔性抛光材料；

21-抛光曲面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图8，图1为本发明所提供的非球面镜抛光工艺的流程图；图2为基于本发明所提供的非球面镜抛光工艺的测量结果图；图3为本发明所提供的非球面镜抛光工艺的加工示意图；图4为不同直径镜片及不同抛光材质对应下的抛光时间表；图5为预抛光后利用轮廓仪测量的面型图；图6为修正后利用轮廓仪测量的面型图；图7～图8为精细抛光后利用轮廓仪测量的面型图。

本发明提供一种非球面镜抛光工艺，包括如下步骤：

步骤s01:利用铣磨机将待加工镜片1铣出非球面面型；

步骤s02:利用抛光设备对待加工镜片1表面进行抛光；

步骤s03:获取所述待加工镜片1的面型尺寸，判断面型尺寸是否满足图纸要求：若否，则循环执行利用抛光设备对待加工镜片1表面进行抛光步骤，直至面型尺寸合格；若是，则停止抛光。

在步骤s03中，用以检测面型尺寸的仪器可以为轮廓仪，并且上述抛光设备具体可采用抛光盘或者抛光机，但不限于此，利用抛光设备的抛光面对待加工镜片1表面进行抛光，直至轮廓仪测量面型符合图纸设计要求，得到图2所示的测量图。

综上所述，本申请采用铣磨结合抛光工艺对面型进行加工，首先利用铣磨机铣磨出非球面面型；然后，利用抛光设备对整个镜片表面进行抛亮，把抛亮后的面型反馈铣磨，使得抛亮后的面型满足图纸要求。本发明在保证一定加工精度及效率的前提下，同时有较低的加工成本。

在步骤s03中，对待加工镜片1表面进行抛光时，可以使用全口径抛光盘抛亮整个镜片表面，在检测判断面型尺寸合格之后，还可以进行如下步骤：

利用抛光设备对待加工镜片1表面进行修正抛光，获取修正抛光后的待加工镜片1的面型尺寸；判断是否符合图纸尺寸：若否，则循环执行利用抛光设备对待加工镜片1表面进行修正抛光；若是，则停止抛光。

在该步骤中，可以使用小口径抛光设备对面型较高区域抛光修正加工，从而修整面型，在该过程中使用轮廓仪不断测量，直至面型符合图纸要求。

上述抛光设备具体为特制抛光盘或者现有技术中的抛光机。

下面对上述进行举例说明。

参考图4～图8，待加工镜片1铣磨完成后，其表面铣磨破坏层约为0.02mm，然后，先用全口径抛光盘对待加工镜片1进行全口径抛光下尺，由此进行抛亮加工，根据试镜片的大小及材料确定抛光时间，具体按照如图4所示选择抛光时间，抛亮后使用轮廓仪测量面型，得到图5所示面型图，通过观察图5可知，抛光后加工镜片面型pv值为5.087μm，横坐标0～3为面型主要波峰，9～11为面型次要波峰，5～8为面型主要波谷，此时，利用抛光盘主要修正0～3段，次要修正9～11段，并尽量避免或较少接触5～8段，经过修正10分钟，轮廓仪测量面型后得图6所示图形：由此可见，测量结果pv值由修正前的5.087μm下降为4.398μm，表明修正有效，但由于修正时间不足，在原来修正抛光行程下可继续加工30分钟后，经轮廓仪测量后得到图7所示的面型图：此时，镜片的面型pv值为1.363μm，已非常接近图纸要求的合格值，也即pv值小于1μm，此时需缩短加工时间，防止修正时间过长导致波峰波谷对调情况的出现，修正5分钟后，再次利用轮廓仪测量得到图8所示图形，此时，工件面型pv值为0.997μm，符合图纸要求pv值＜1μm，面型合格。

综上，本申请可以代替传统手修研磨方法和数控加工方法，获得较高的加工精度和加工效率，同时有效地降低加工成本。

请参考图9，图9为本发明所提供的抛光盘的示意图，应用于上述非球面镜抛光工艺中，可以实现非球面镜的测量，包括抛光盘本体2和把手3，把手3为杆状结构且固定安装在抛光盘本体2上，其可以焊接或者通过螺栓可拆卸安装在抛光盘本体2顶部凹槽内，抛光盘本体2为块状结构且设有抛光曲面21，该抛光曲面21的半径按非球面近似半径加工，在非球面公式中：其中c＝1/r，r为顶点曲率半径，k为二次项常数，经过计算得出非球面近似球面计算公式为其中，rz为非球面近似半径，其为非球面近似r的实际计算值，d为工件口径，h为工件失高，抛光曲面21的表面粘贴有柔性抛光材料4，以实现对非球面镜的抛光。

优选的，柔性抛光材料4具体为抛光绒布(也即研磨布)，与工件接触面柔性接触，该抛光绒布为在聚酯薄膜表面植上绒毛的抛光制品。具有良好的柔软度和弹性，能有效避免划伤，并且表面的绒毛可以储存大量的抛光液，提高了抛光效率。

优选的，上述把手3为铁制把手3，且上述抛光盘本体2由铝制材料制成。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实来体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的非球面镜抛光工艺及其抛光盘进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。