CN106475866A - 一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法 - Google Patents

一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106475866A
CN106475866A CN201610950258.7A CN201610950258A CN106475866A CN 106475866 A CN106475866 A CN 106475866A CN 201610950258 A CN201610950258 A CN 201610950258A CN 106475866 A CN106475866 A CN 106475866A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reflecting mirror
mirror
outer shroud
edge effect
base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610950258.7A
Other languages
English (en)
Inventor
邱宝玮
郭文
王永刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Space Research Mechanical and Electricity
Original Assignee
Beijing Institute of Space Research Mechanical and Electricity
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Space Research Mechanical and Electricity filed Critical Beijing Institute of Space Research Mechanical and Electricity
Priority to CN201610950258.7A priority Critical patent/CN106475866A/zh
Publication of CN106475866A publication Critical patent/CN106475866A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/0031—Machines having several working posts; Feeding and manipulating devices
    • B24B13/0037—Machines having several working posts; Feeding and manipulating devices the lenses being worked by different tools, e.g. for rough-grinding, fine-grinding, polishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/005—Blocking means, chucks or the like; Alignment devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法，在大口径非球面反射镜周围粘接一圈与反射镜相同材料的拼环，再进行光学加工和检测，光学加工和检测后将拼环撤除，即可消除边缘效应。采用此种拼环去除加工边缘效应，不影响反射镜正常搬运和加工检测。在反射镜吊运过程中，其吊运工装与反射镜接触部分要既接触到反射镜又接触到粘接外环部分。在反射镜加工和检测过程中，由于需要支撑，所以其支撑工装与反射镜接触部分要既接触到反射镜又接触到粘接外环部分。

Description

一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法
技术领域
本发明涉及一种边缘效应消除方法。
背景技术
随着空间光学遥感器向大视场、宽光谱、高分辨率方向发展，需要的非球面反射镜口径也越来越大，加工难度也越来越高。尤其是当加工口径越来越大时，边缘效应也会随之扩大并越来越明显。而目前尚无快速有效的方法解决大口径非球面反射镜边缘效应问题。
边缘效应的产生是由于去除函数在抛光中心去除率最大，而在边缘去除率最小，因此会造成翘边的边缘效应。而在边缘，磨头会有一部分面积与反射镜脱离接触，造成在边缘的压强与磨头和反射镜整个接触时的压强并不相同，也会造成理论计算和实际加工结果并不相同的边缘效应。
目前普遍采用的消除边缘效应方法是用小磨头对边缘进行确定性加工。但这种方法加工效率低，加工效果差。由于其在加工时有部分磨头会旋转出反射镜，这样会造成去除函数不准确，因此很难达到确定性消除边缘效应的目的。同样由于其去除函数不准确，无法精确消除边缘效应，因此常常需要循环反复进行加工，会造成加工时间延长，使得边缘效应无法有效去除。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供了一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法，消除边缘效应，同时不影响大口径非球面反射镜的搬运、加工和检验。
本发明所采用的技术方案是：一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法，包括步骤如下：
步骤一、制作与反射镜相同材料的外环，外环内圈半径与反射镜半径一致；将反射镜粘贴在外环内圈，反射镜与外环共同组成镜坯；
步骤二、将步骤一中获得的镜坯吊运至三坐标测量机上进行检测，吊运过程中使用的吊运工具伸入反射镜底部的托杆长度与镜坯连接缝隙至外环边缘的距离一致，吊运工具的托盘与镜坯连接缝隙接触，保证反射镜与外环一同被吊运；
步骤三、对镜坯进行三点支撑，支撑点位置组成三角形，支撑平面位于镜坯的连接缝隙处；使用三坐标测量机对镜坯平面进行检测，测量获得镜坯的表面形状；
步骤四、将步骤三中获得的镜坯表面形状与要求获得的理想反射镜表面形状进行对比获得研磨加工量，使用行星轮对镜坯上表面进行研磨，研磨盘与镜坯表面形状吻合，使得研磨后的镜坯的面形精度PV值≤2μm；
步骤五、对步骤四中获得的镜坯进行抛光，使得镜坯面形能够进入干涉仪量程，使用干涉仪测量获得镜坯的干涉条纹，根据干涉条纹获得镜坯的表面形状；
步骤六、将步骤五中获得的镜坯表面形状与要求获得的理想反射镜表面形状进行对比获得抛光加工量，采用行星轮对镜坯上表面进行抛光加工，抛光盘与镜坯表面吻合；
步骤七、分离反射镜和外环，获得消除边缘效应的反射镜。
所述外环内外圈半径差大于等于50mm，外环与反射镜的平面度达到1μm。
所述步骤三中，三坐标测量机各检测点之间的测量间距为2mm。
所述步骤五中，在干涉仪测量过程中，在干涉仪中设定镜坯的测量直径，使得镜坯在设定的测量直径范围内都能获得干涉条纹。
所述步骤一中，使用松香石蜡粘贴外环和反射镜。
所述步骤七中，采用汽油对外环和反射镜的粘接部分进行软化。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明去除边缘效应效果好：由于是采用拼环方式，在留取足够的拼环后使其边缘效应全部在拼环内，这样在加工完成之后直接将拼环去除，使得通光口径内完全没有边缘效应，不会造成部分边缘效应去除而另外一部分边缘效应没有去除的情况；
(2)本发明去除边缘效应效率高：由于传统去除边缘效应方式是采用小磨头对边缘进行确定性加工，但是由于其在加工时小磨头会部分旋转出反射镜边缘，这样会造成去除函数不准确。因此会造成加工反复，使得加工时间延长，加工效率降低；
(3)本发明去除边缘效应不易对反射镜造成损伤：与另一种传统方法切边去除边缘效应相比，不会造成反射镜损伤。由于传统切边去除边缘效应在控制进刀速度，进刀量方面，需要掌握大量的实验数据，如果没有丰富的经验，将很难对切除边缘进行控制，容易造成反射镜外边面损伤。而采取拼环去除边缘效应，由于其是拼环未与反射镜造成实际接触，所以不会对反射镜造成损伤。
附图说明
图1为本发明加工反射镜示意图。
图2为本发明吊运反射镜示意图。
图3为本发明支撑反射镜示意图。
图4为本发明反射镜加外环的俯视图。
具体实施方式
边缘效应的产生是由于去除函数在抛光中心去除率最大，而在边缘去除率最小，因此会造成翘边的边缘效应。如图1所示，而在边缘，磨头2会有一部分面积与反射镜1脱离接触，造成在边缘的压强与磨头2和反射镜1整个接触时的压强并不相同，也会造成理论计算和实际加工结果并不相同的边缘效应。
如图2～图4所示，一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法，包括步骤如下：
步骤一、制作反射镜1和外环3，外环3采用和反射镜1相同材料进行制作。外环3内外圈半径差大于等于50mm，然后将外环3和反射镜1用松香石蜡粘合在一起，外环3与反射镜1的平面度要达到1μm。反射镜1和外环3共同组成了镜坯；
步骤二、将反射镜1和外环3采用专用的吊运工具4进行吊运。在吊运反射镜时，需要将吊运工具4与反射镜1接触部分既同反射镜1接触也同粘接的外环3接触，这样能够保证外环3不沉降，使得吊运安全性大大增加，因此需要设计合适的吊运工具4。吊运工具4下部伸入反射镜1底部的托杆的长度要同粘接缝与外环3边缘的距离保持大致一致，以确保吊运工具4托盘能够将反射镜1和外环3部分一同吊运；
步骤三、将反射镜1和外环3共同吊运到三坐标测量机上进行检测。每一点之间的测量间距为2mm，测量获得镜坯的表面形状。在用三坐标测量机进行检测时，需要对反射镜1进行三点支撑5，其支撑5位置也要保证既支撑反射镜1本身，也支撑外环3部分，这样可防止外环3部分沉降和变形对三坐标检测造成影响。具体支撑5示意图见图3。在对反射镜1和外环3进行三坐标检测时，要注意对测量轨迹的选取。由于在对大口径非球面反射镜进行三坐标检测时，探头走过的轨迹为直线并间隔相同距离，必然有一些点要接触到反射镜1粘接外环3的缝隙部分，这时需将测量点的轨迹接触到缝隙的点进行人工调整，使其避开缝隙，才能保证测量的精确度；
步骤四、将步骤三中获得的镜坯表面形状与要求获得的理想反射镜表面形状进行对比获得研磨加工量，将反射镜1和外环3共同吊运到智能研磨机器人上进行研磨加工。加工时的支撑也同样为三点支撑5，其支撑5位置也要保证既支撑反射镜1本身，也支撑外环3部分，这样可防止外环3部分沉降和变形对研磨加工造成影响。在研磨加工时，采用行星轮进行加工，研磨盘要和反射镜表面形状基本吻合，使得研磨后的镜坯的面形精度PV值≤2μm；
步骤五、在完成研磨加工后，要对反射镜进行快速抛光，使得其面形能够进入干涉仪量程，使用干涉仪测量获得镜坯的干涉条纹，根据干涉条纹获得镜坯的表面形状。在进行干涉仪测量时，要采用补偿器补偿大口径非球面反射镜的非球面度。在对镜坯进行干涉仪检测时，由于此时经过研磨加工，必然已经产生了边缘效应，而由于边缘效应的影响，在镜坯边缘进行干涉仪检测时，无法进入干涉仪量程，因此，会造成镜坯边缘的干涉图参差不齐。这时就需要对能够检测到的镜坯范围进行一个设定，在干涉仪中设定镜坯的测量直径，使得镜坯在设定的测量直径范围内都能获得干涉条纹，将外环3排除在外，而在加工时又需将外环3的干涉图进行模拟，以便于加工。
步骤六、在干涉仪测量后，将步骤五中获得的镜坯表面形状与要求获得的理想反射镜表面形状进行对比获得抛光加工量，进入抛光加工阶段。抛光加工时的支撑也同样为三点支撑5，其支撑5位置也要保证既支撑反射镜1本身，也支撑外环3部分，这样可防止外环3部分沉降和变形对抛光加工造成影响。在抛光加工时，采用行星轮进行加工，抛光盘要和反射镜表面形状基本吻合；
步骤七、加工完成后，要将反射镜1和外环3进行分离，一般采用汽油将粘接部分进行软化，然后将外环3取下，并及时进行清洗。即完成大口径非球面反射镜加工中边缘效应的消除。
本发明的方法采用的边缘效应消除原理为：
由于以目前的大口径非球面反射镜加工技术会在镜坯边缘产生边缘效应，而边缘效应往往会集中在边缘一定范围内。我们在边缘效应产生的范围内制作一外环，将其与镜坯粘接到一起。在加工的时候，将镜坯和外环同时加工。在加工完成后，将产生边缘效应的外环取下，剩下部分即为没有边缘效应的反射镜。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (6)

1.一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一、制作与反射镜(1)相同材料的外环(3)，外环(3)内圈半径与反射镜(1)半径一致；将反射镜(1)粘贴在外环(3)内圈，反射镜(1)与外环(3)共同组成镜坯；
步骤二、将步骤一中获得的镜坯吊运至三坐标测量机上进行检测，吊运过程中使用的吊运工具(4)伸入反射镜(1)底部的托杆长度与镜坯连接缝隙至外环(3)边缘的距离一致，吊运工具(4)的托盘与镜坯连接缝隙接触，保证反射镜(1)与外环(3)一同被吊运；
步骤三、对镜坯进行三点支撑(5)，支撑点位置组成三角形，支撑平面位于镜坯的连接缝隙处；使用三坐标测量机对镜坯平面进行检测，测量获得镜坯的表面形状；
步骤四、将步骤三中获得的镜坯表面形状与要求获得的理想反射镜表面形状进行对比获得研磨加工量，使用行星轮对镜坯上表面进行研磨，研磨盘与镜坯表面形状吻合，使得研磨后的镜坯的面形精度PV值≤2μm；
步骤五、对步骤四中获得的镜坯进行抛光，使得镜坯面形能够进入干涉仪量程，使用干涉仪测量获得镜坯的干涉条纹，根据干涉条纹获得镜坯的表面形状；
步骤六、将步骤五中获得的镜坯表面形状与要求获得的理想反射镜表面形状进行对比获得抛光加工量，采用行星轮对镜坯上表面进行抛光加工，抛光盘与镜坯表面吻合；
步骤七、分离反射镜(1)和外环(3)，获得消除边缘效应的反射镜(1)。
2.根据权利要求1所述的一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法，其特征在于：所述外环(3)内外圈半径差大于等于50mm，外环(3)与反射镜(1)的平面度达到1μm。
3.根据权利要求1或2所述的一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法，其特征在于：所述步骤三中，三坐标测量机各检测点之间的测量间距为2mm。
4.根据权利要求3所述的一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法，其特征在于：所述步骤五中，在干涉仪测量过程中，在干涉仪中设定镜坯的测量直径，使得镜坯在设定的测量直径范围内都能获得干涉条纹。
5.根据权利要求1或2所述的一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法，其特征在于：所述步骤一中，使用松香石蜡粘贴外环(3)和反射镜(1)。
6.根据权利要求5所述的一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法，其特征在于：所述步骤七中，采用汽油对外环(3)和反射镜(1)的粘接部分进行软化。
CN201610950258.7A 2016-10-26 2016-10-26 一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法 Pending CN106475866A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610950258.7A CN106475866A (zh) 2016-10-26 2016-10-26 一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610950258.7A CN106475866A (zh) 2016-10-26 2016-10-26 一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106475866A true CN106475866A (zh) 2017-03-08

Family

ID=58273001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610950258.7A Pending CN106475866A (zh) 2016-10-26 2016-10-26 一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106475866A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107932198A (zh) * 2017-12-08 2018-04-20 苏州大学 一种消边缘效应的非球面镜加工方法
CN108127484A (zh) * 2017-11-29 2018-06-08 北京空间机电研究所 一种使用拼接环粘接的反射镜光学加工方法及加工装置
CN109676469A (zh) * 2019-01-30 2019-04-26 成都精密光学工程研究中心 一种光学元件抛光工具及抛光方法
CN110842658A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种非规则通光孔径反射镜控制边缘效应的组合加工方法
CN112497022A (zh) * 2020-11-28 2021-03-16 厦门理工学院 用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置
CN113070777A (zh) * 2021-04-08 2021-07-06 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种元件边缘效应抑制工装和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030224701A1 (en) * 2002-04-12 2003-12-04 Laurent Guillermin Process for grinding an ophthalmic lens, including a plotting operation without contact
CN104385064A (zh) * 2014-10-14 2015-03-04 中国科学院光电技术研究所 一种数控小工具与环抛机相结合的大口径平面加工方法
CN105150049A (zh) * 2015-08-13 2015-12-16 中科院南京天文仪器有限公司 一种离轴反射式光学零件嵌套工艺加工方法
CN105643374A (zh) * 2016-02-06 2016-06-08 苏州大学 一种非球面镜的加工方法
CN105690187A (zh) * 2016-02-06 2016-06-22 苏州大学 离轴非球面镜的加工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030224701A1 (en) * 2002-04-12 2003-12-04 Laurent Guillermin Process for grinding an ophthalmic lens, including a plotting operation without contact
CN104385064A (zh) * 2014-10-14 2015-03-04 中国科学院光电技术研究所 一种数控小工具与环抛机相结合的大口径平面加工方法
CN105150049A (zh) * 2015-08-13 2015-12-16 中科院南京天文仪器有限公司 一种离轴反射式光学零件嵌套工艺加工方法
CN105643374A (zh) * 2016-02-06 2016-06-08 苏州大学 一种非球面镜的加工方法
CN105690187A (zh) * 2016-02-06 2016-06-22 苏州大学 离轴非球面镜的加工方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108127484A (zh) * 2017-11-29 2018-06-08 北京空间机电研究所 一种使用拼接环粘接的反射镜光学加工方法及加工装置
CN108127484B (zh) * 2017-11-29 2019-09-06 北京空间机电研究所 一种使用拼接环粘接的反射镜光学加工方法及加工装置
CN107932198A (zh) * 2017-12-08 2018-04-20 苏州大学 一种消边缘效应的非球面镜加工方法
CN107932198B (zh) * 2017-12-08 2019-02-15 苏州大学 一种消边缘效应的非球面镜加工方法
CN109676469A (zh) * 2019-01-30 2019-04-26 成都精密光学工程研究中心 一种光学元件抛光工具及抛光方法
CN110842658A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种非规则通光孔径反射镜控制边缘效应的组合加工方法
CN112497022A (zh) * 2020-11-28 2021-03-16 厦门理工学院 用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置
CN112497022B (zh) * 2020-11-28 2022-05-17 厦门理工学院 用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置
CN113070777A (zh) * 2021-04-08 2021-07-06 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种元件边缘效应抑制工装和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106475866A (zh) 一种消除边缘效应的大口径非球面反射镜加工方法
CN103801912B (zh) 燃气轮机压气机静叶环的加工方法
CN108554845A (zh) 一种在线检测轮毂毛坯变形的装置
CN104849056B (zh) 发动机测试的对中检具与对中方法
CN104197848B (zh) 一种双频差动厚度测量方法和设备
GB2351684A (en) Edge grinding disc shaped workpieces
CN102825519B (zh) 一种棱镜的加工方法
CN204461403U (zh) 一种led平面度检具
CN206065517U (zh) 五轴数控铣定心器及定心装置
CN107063132B (zh) 一种航天阀门产品形位尺寸测量方法
CN202123397U (zh) 一种外圆磨床
CN205317607U (zh) 新型超声振动辅助单颗磨粒划刻试验装置
CN203323674U (zh) 一种非贯通孔的中心距检具
CN105290714A (zh) 一种空心轴的加工方法
CN105300324B (zh) 一种脆性材料表面在抛光前的评价方法
CN203349728U (zh) 一种管类产品在线检测工具
CN203140895U (zh) 刻度盘刻线加工装置
CN104741984A (zh) 长空刀整体合金刀具的加工方法
CN103292669A (zh) 一种非贯通孔的中心距检具
CN104400634A (zh) 一种薄壁轴承端面的磨削装置及方法
CN204123269U (zh) 抛光模面形监测装置
CN107202527A (zh) 一种用于测量定子通孔位置度的专用检具
CN203037588U (zh) 一种对大幅面高速表面检测的线扫描视觉检测***
CN105627890A (zh) 一种曲轴主轴端锥度环规
CN207571332U (zh) 一种消边缘效应的非球面镜体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170308

RJ01 Rejection of invention patent application after publication