问题。
【附图说明】
[0019]附图1为现有技术中由最接近球面获得非球面示意图；
附图2为现有技术中研磨盘不出边时翘边带变窄示意图；
附图3为现有技术中研磨盘出边时塌边示意图；
附图4为现有技术中由最接近球开始研磨修正0.707外翘边带产生的碎带示意图；
附图5为本发明实施例中由起始球面获得非球面示意图；
附图6为本发明实施例中研磨盘、离轴非球面子体、回转非球面母体的结构示意图； 附图7为实施例与对比例中材料去除量分布示意图。
[0020]其中:1、非球面母线；2、最接近球面；3、非球面；4、圆柱直径；5、起始球面；6、1.414D口径;7、顶点；8、第一点；9、第二点；12、研磨盘；13、回转非球面母体；14、通孔；15、凹槽；16、实施例的材料去除分布曲线；17、对比例的材料去除分布曲线；18、离轴非球面镜子体。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例:参见附图6所示，外形如图中离轴非球面镜子体18所示的离轴非球面，其结构参数:曲率半径R=407.6mm，圆锥常数K=-0.48，离轴镜圆弧侧壁面直径120mm，离轴镜平行侧壁面距离86mm，离轴量30mm。依据离轴镜子体结构设计回转母体结构直径230mm，在回转非球面母体13的毛坯件上开挖用于镶嵌子体结构的通孔14;将离轴非球面镜子体18的毛坯件置于通孔14中，使用光学粘结剂将离轴非球面镜子体与回转非球面母体组合成圆柱型整体工件;在整体工件上表面加工出用于加工回转非球面的起始球面5。
[0022]参见附图5所示，起始球面5的曲率半径可由非球面顶点7与非球面上1.414D口径6即325.22mm口径处两点(第一点8、第二点9)所构成外接圆求得，计算得到起始球半径为415.558mm0
[0023]加工一个口径为230mm，曲率半径415.6mm的凹球面作为起始球面5;加工三个凸球面研磨盘12，曲率半径411.5mm，口径分别为60mm、40mm、25mm，研磨盘上刻有宽2mm，深2mm的圆形凹槽15，如图6所示。
[0024]先选用粒度为W28的金刚砂对起始球面进行研磨，工件转速50转/分钟，研磨盘运动方式为过镜面中心径向方向的往复运动，轮廓仪测量母线，用母线上误差分布指导加工；误差曲线PV〈30微米时，换用粒度W14的金刚砂研磨，工件转速20转/分钟，研磨盘运动方式为过镜面中心径向方向的往复运动，轮廓仪测量母线，用母线上误差分布指导加工;误差曲线PV〈5微米时，换用粒度WlO的金刚砂定点研磨，工件转速为零，用轮廓仪测量非球面子母同体结构中的子体部分获得整个子体的面误差分布数据指导修正非对称性局部误差;PV〈3微米时，粒度Wl O的金刚砂研磨，工件转速为12转/分，使材料表面各处深度均匀去除1微米，通过这一工序可以最大限度保证整个镜面各处材料破坏层分布均匀一致;最终研磨获得面形误差PV〈3微米的非球面。转入抛光阶段后，选用氧化铈抛光粉，聚氨酯抛光模，转速50转/分，对整个回转非球面子母同体结构面去除10微米;之后转速为零，直接针对离轴非球面子体部分局部修抛，待PV〈0.5微米时，将离轴镜从非球面母镜中取出，将离轴非球面修至图纸设计要求值。
[0025]经检测，本实施例采用起始球面加工非球面的材料去除分布曲线如图7中16所示，其分布曲线呈现高斯型曲线分布，去除量PV为165.2微米。
[0026]对比例:参见附图1所示，图中，I为非球面在OXZ坐标系中的母线；2为在OXZ坐标系中由非球面获得的最接近球面;3为经过研磨抛光最终获得的非球面;4为非球面口径D。
[0027]离轴非球面镜结构参数与实施例相同，依据离轴非球面镜子体结构设计回转母体结构直径230mm;其回转母体结构最接近球面的曲率半径可由非球面顶点与非球面上230mm口径处两点所构成外接圆求得，计算得到其最接近球半径411.535mm。
[0028]采用现有技术先加工最接近球面，再进行研磨制备离轴非球面。
[0029]对比例中的材料去除分布曲线如图7中17所示，其分布曲线呈现W形，去除量PV为40微米。
[0030]从附图7的对比可以看出，本发明的实施例解决了现有技术中存在的问题，获得了显著的技术效果。
【主权项】
1.一种离轴非球面镜的加工方法，用于圆锥常数κ〈ο的凹二次非球面镜离轴镜加工，包括下列步骤: (1)按照离轴非球面镜子体(18)结构参数设计回转非球面母体(13)的结构，确定一次加工离轴非球面子体的数量； (2)在母体毛坯件上开挖用于镶嵌子体结构的通孔(14); (3)上盘步骤，将各个子体毛坯件置于通孔(14)中，使用光学粘结剂将各离轴非球面镜子体(18)与回转非球面母体(13)组合成圆柱型整体工件； (4)在整体工件上表面加工出用于加工回转非球面的起始球面(5); (5)研磨步骤，使用轮廓仪的面形误差检测结果指导研磨，修正起始球面(5)与回转非球面(3)之间的面形误差； (6)抛光步骤，使用干涉仪或刀口仪的面形误差检测结果指导抛光，从抛光好的子母同体非球面中取出离轴非球面子体(18); 其特征在于:所述起始球面(5)的口径D与整体工件的圆柱直径(4)相等，起始球面(5)的曲率半径R等于回转非球面母线方程中的顶点(7)与该回转非球面母线(I)上1.414D 口径(6)处的第一点(8)、第二点(9)这三点所构成三角形的外接圆的半径。2.根据权利要求1所述的离轴非球面镜的加工方法，其特征在于:所述研磨步骤中，研磨所使用的研磨盘(12)为曲率半径等于回转非球面母体最接近球(2)曲率半径的凸球面，研磨盘材料为玻璃;研磨方法为:以圆柱型整体工件侧的壁圆柱为基准调整使其圆柱轴心线与转台转轴同轴，然后将工件固定在在转台上，研磨时在工件待加工面均匀涂布研磨磨料，研磨盘在工件表面的运动方式为在待加工面口径直径方向上的往复运动。3.根据权利要求2所述的离轴非球面镜的加工方法，其特征在于:所述研磨盘(12)的凸面上刻有若干条凹槽(15)。4.根据权利要求2或3所述的离轴非球面镜的加工方法，其特征在于:研磨时，研磨盘移动到工件边缘而不露边。5.根据权利要求1至3之一所述的离轴非球面镜的加工方法，其特征在于:所述研磨步骤中，研磨所使用磨料的选择方法是，先判断母线面形误差的PV值，当PV2 300微米时使用粒度W40的磨料研磨，当30微米< PV<300微米使用粒度W28的磨料研磨，当5微米< PV<30微米使用粒度Wl 4的磨料研磨，当PV < 5微米使用粒度Wl O的磨料研磨。6.根据权利要求1所述的离轴非球面镜的加工方法，其特征在于:所述研磨步骤中，研磨阶段母线面形误差PV > 10微米时使用轮廓仪测量回转非球面母镜的母线，用母线上的误差分布曲线指导，采用回转方式研磨修正整个回转非球面上的对称性误差；当PV<10微米时，用轮廓仪分别测量各个离轴子镜的三维面误差分布，用三维面误差分布指导，采用定点方式研磨修正各个尚轴子镜局部非对称误差。7.根据权利要求1所述的离轴非球面镜的加工方法，其特征在于:所述抛光步骤中，先采用回转抛光方式去除回转非球面上表面微裂纹破坏层;待各个离轴非球面子镜表面微裂完全被去除后，采用定点抛光方式修正各个离轴子镜面形误差。8.根据权利要求1所述的离轴非球面镜的加工方法，其特征在于:所述抛光步骤中，当面形误差PV〈0.5微米时，将离轴非球面子体从子母同体非球面中取出，将离轴非球面子体抛光至图纸设计值。
【专利摘要】本发明公开了一种离轴非球面镜的加工方法，包括：①设计回转非球面母体结构；②在母体毛坯件上开挖镶嵌子体结构的通孔；③子体与母体组合成圆柱型整体工件；④加工起始球面；⑤使用轮廓仪的面形误差检测结果指导研磨，修正起始球面与回转非球面间的面形误差；⑥使用干涉仪或刀口仪的面形误差检测结果指导抛光，抛光完成取出离轴非球面子体；其特征在于：所述起始球面的口径D与整体工件的圆柱直径相等，起始球面的曲率半径R等于回转非球面母线方程中的顶点与该回转非球面母线上1.414D口径处的第一点、第二点这三点所构成三角形的外接圆的半径。本发明解决了现有技术中边缘效应的影响问题，提高了非球面加工的效率，降低了加工难度。
【IPC分类】B24B13/00, B24B13/005, B24B13/01, B24B1/00
【公开号】CN105690187
【申请号】CN201610083310
【发明人】郭培基, 陈曦, 范建彬
【申请人】苏州大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年2月6日