大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工方法及裝置制造方法
【專利摘要】大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工方法及裝置，涉及光學加工領域，解決了現(xiàn)有非球面反射鏡的接觸式加工存在的加工效率低、成本高、精度低的問題。首先向射頻線圈通冷卻水，向中間管通高純氬氣，向外管通高純氬氣；調節(jié)射頻電源功率加載在射頻線圈上；接通高壓特斯拉點火線圈產生高壓電火花并在石英炬管內部感生出電子并擊穿高純氬氣，點燃等離子體形成高溫等離子體炬；向中心管通工作氣體和高純氧氣，工作氣體被高溫等離子體炬所激發(fā)形成活性基團；控制機械臂按軌跡移動帶動等離子發(fā)生器在非球面反射鏡表面移動，噴射的活性基團與非球面反射鏡材料發(fā)生化學反應生成揮發(fā)性氣態(tài)物質。本發(fā)明在常壓條件下進行，成本低、體積小，去除率較高。
【專利說明】大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工方法及裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光學加工【技術領域】，具體涉及一種大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工方法及裝置。

【背景技術】
[0002]在光學檢測過程中，反射鏡的檢測位置大多為立式檢測，這種狀態(tài)與平放的加工狀態(tài)不同，由于重力的影響導致反射鏡面形變化，這種現(xiàn)象在大口徑高陡度的反射鏡上表現(xiàn)得尤為突出，正是由于加工、檢測狀態(tài)的不一致導致的面形變化，從而降低加工的收斂效率。如果采用傳統(tǒng)接觸式散粒磨料的數控小磨頭方法加工，從工藝角度基本沒有可能采用立式加工方法。對于非接觸式加工的離子束工藝而言，其需要較高的真空環(huán)境才能工作，另外此工藝如果加工高陡度的反射鏡必須采用五軸聯(lián)動的結構，而真空條件下的五軸聯(lián)動機構的成本無疑是巨大的。最關鍵的受限因素是離子束工藝的去除率較低，僅應用于最后的超精拋光階段，在粗拋階段由于材料去除量較大，無法直接應用此工藝加工高陡度反射鏡。
[0003]光學非球面反射鏡加工是采用CCOS技術即計算機控制小磨頭加工工藝。傳統(tǒng)的工藝中，磨頭使用的是光學浙青材料，其特點是浙青材料有一定的自流動性，以此特性來適應非球面反射鏡各處曲率半徑不同的特點。但是在加工過程中浙青的硬度是固定的，自流動性有限，因此如果加工過程在光學非球面反射鏡上產生了一定的中高頻誤差的話，就必須在不同的加工周期中使用不同直徑，不同硬度的磨頭。那么，如果在反射鏡的各處同時分布著不同的中高頻誤差的話，就只能在不同的加工周期中更換不同直徑、不同硬度的磨頭予以消除，這就給加工過程帶來了諸多不便。另外對于高陡度非球面光學反射鏡而言，使用傳統(tǒng)接觸式的浙青磨盤會導致磨盤與局部加工區(qū)域不吻合導致較低的加工效率。針對這種情況，使用磁流變光學加工工藝是較好的選擇，但由于磁流變磨頭的單點加工區(qū)域面積較小，這樣的工藝容易引入高頻誤差，也就是人們常說的面形很“碎”。而且磁流變工藝更多的應用在面形精度較高的加工階段，如果在面形誤差比較大的階段使用這種工藝并不能提高加工效率。離子束加工工藝的應用階段與磁流變工藝類似，都是在面形精度較高的時候應用。離子束工藝最大的優(yōu)點就是其擁有穩(wěn)定的去除函數。但離子束工藝最大的限制條件就是必須在真空條件下使用，這也限制了它的應用范圍。
[0004]隨著控制技術的不斷成熟完善，機械臂在汽車行業(yè)、機械制造行業(yè)得到了廣泛的應用。機械臂有著一系列的優(yōu)勢，諸如:運動靈活、節(jié)省空間、運動速度快、定位精度高、響應速度快、控制方式靈活?，F(xiàn)階段的機械臂技術與激光焊接技術完美的結合就是典型的代表。


【發(fā)明內容】

[0005]為了解決現(xiàn)有非球面反射鏡的接觸式加工方法以及裝置存在的加工效率低、成本高、精度低的問題，本發(fā)明提供一種在常壓條件下以非接觸式加工方式且能夠獲得穩(wěn)定去除函數、加工效率較高的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工方法及裝置。
[0006]本發(fā)明為解決技術問題所采用的技術方案如下:
[0007]本發(fā)明的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工方法，該方法由以下步驟實現(xiàn):
[0008]步驟一、根據大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡在加工坐標系內的位置確定非球面反射鏡的非球面方程，同時利用非球面反射鏡加工算法生成加工控制文件，即機械臂負載端運動軌跡及加工駐留時間函數；
[0009]步驟二、常壓條件下，開啟冷卻循環(huán)泵向射頻線圈中通入冷卻水或冷卻氣，開啟冷卻及輔助氣源并以0.3?2SLM的流量向與輔助氣入口相通的石英炬管的中間管通入高純氬氣作為等離子體輔助氣，用于在射頻線圈的激勵下產生高溫等離子體，以12?20SLM的流量向與冷卻氣入口相通的石英炬管的外管通入高純氬氣作為等離子體冷卻氣，將石英炬管與高溫等離子體分隔開避免石英炬管融化；
[0010]步驟三、待上述準備工作完成后，將射頻電源的功率調節(jié)到800?1200W并加載在射頻線圈上；
[0011]步驟四、常壓條件下，將高壓特斯拉點火線圈與石英矩管接觸或者將高壓特斯拉點火線圈放置在與石英矩管距離5_以內的位置，接通高壓特斯拉點火線圈使其放電產生聞壓電火花，聞壓電火花在石英炬管內部感生出電子并擊穿中間管和外管中的聞純IS氣，同時在射頻線圈產生的電磁場激勵下進一步擊穿高純氬氣，最終點燃等離子體形成高溫而穩(wěn)定的等離子體炬；
[0012]步驟五、形成等離子體炬后，同時開啟工作氣源和氧氣源，以O?1000SCCM的流量向與工作氣入口相通的石英炬管的中心管通入工作氣體，工作氣體為四氟化碳、六氟化硫或三氟化氮，同時以O?200SCCM的流量向與工作氣入口相通的石英炬管的中心管通入高純氧氣，工作氣體與高純氧氣的體積比為5:1，工作氣體被高溫等離子體炬所激發(fā)，經過5?10分鐘的穩(wěn)定之后，形成活性基團；
[0013]步驟六、利用步驟一中生成的加工控制文件控制機械臂按照確定的運動軌跡移動，同時帶動由射頻電源、匹配器、射頻線圈、石英矩管和高壓特斯拉點火線圈組成的電感耦合等離子發(fā)生器在距離非球面反射鏡表面一定距離的位置面上移動，利用氣流將活性基團噴射到非球面反射鏡表面，活性基團與非球面反射鏡材料發(fā)生化學反應從而生成揮發(fā)性氣態(tài)物質，實現(xiàn)在非球面反射鏡的特定位置定量去除材料的目的，完成了大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡的立式加工。
[0014]本發(fā)明的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置，該裝置包括:
[0015]機械臂；
[0016]安裝在機械臂負載端的電感耦合等離子發(fā)生器，所述電感耦合等離子發(fā)生器包括:固定在機械臂負載端的匹配器，與匹配器集成在一起的射頻電源，固定在匹配器上且?guī)в型夤堋⒅虚g管、中心管的石英炬管，與射頻電源電連接的射頻線圈；所述射頻線圈纏繞在石英炬管上，所述匹配器用于射頻電源與射頻線圈之間的匹配；
[0017]用于防止電感耦合等離子發(fā)生器發(fā)生電磁輻射泄漏的保護罩，所述電感耦合等離子發(fā)生器整體安裝在保護罩內部；
[0018]設置在石英矩管上且與外管相通的冷卻氣入口、與中間管相通的輔助氣入口和與中心管相通的工作氣入口；
[0019]與射頻線圈通過水管或者氣管相連的冷卻循環(huán)泵，通過所述冷卻循環(huán)泵向射頻線圈的中空銅管內通冷卻水或冷卻氣；
[0020]與冷卻氣入口和輔助氣入口均通過氣管相連的冷卻及輔助氣源；
[0021]與工作氣入口通過氣管相連的工作氣源和氧氣源；
[0022]與石英矩管接觸或者與石英矩管之間距離5_以內的高壓特斯拉點火線圈。
[0023]所述冷卻循環(huán)泵、冷卻及輔助氣源、工作氣源和氧氣源均放置在靠近所述機械臂負載端的地面上。
[0024]所述射頻電源的頻率為13.56MHz、27.12MHz或40.68MHz，功率為800?1200W。
[0025]所述射頻線圈由外徑3?5mm的中空銅管繞制2?3阻而成的螺線管。
[0026]所述冷卻及輔助氣源采用普通高壓鋼瓶或者儲氣量較大的杜瓦瓶；所述工作氣源采用普通高壓鋼瓶。
[0027]所述冷卻氣入口通入12?20SLM的純度為99.99%以上的高純氬氣作為等離子體冷卻氣，將石英炬管與聞溫等尚子體分隔開避免石英炬管融化。
[0028]所述輔助氣入口通入0.3?2SLM的高純氬氣作為等離子體輔助氣，用于在射頻線圈的激勵下使其產生高溫等離子體。
[0029]所述工作氣入口通入O?1000SCCM的工作氣體，根據所加工的工件材料種類來確定選擇哪種工作氣體，同時以O?200SCCM的流量向工作氣入口通入高純氧氣，工作氣體與高純氧氣的體積比為5:1。
[0030]所述冷卻循環(huán)泵采用市售循環(huán)機，如果條件允許也可以加入制冷功能；所述機械臂采用任何商品化機械臂均可。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:采用此工藝可在常壓、非接觸的條件下對光學工件進行高速的、微量的材料去除，可取代傳統(tǒng)接觸式工藝中的精研、粗拋等階段，尤其適用于加工大口徑超薄、高陡度光學反射鏡，以達到反射鏡快速收斂。
[0032]1、本發(fā)明的加工方法和裝置拋棄了等離子體需要在真空條件下使用的劣勢，常壓電感耦合等離子體的應用環(huán)境在為大氣壓，無須昂貴的真空罐等設備，降低了加工成本，減小了設備使用空間,體積小。
[0033]2、本發(fā)明的加工方法和裝置克服了現(xiàn)有磨頭需要與工件表面吻合的嚴格要求，采用非接觸式加工工藝，其主要通過常壓高溫等離子體激發(fā)工作氣體，使得工作氣體在常壓條件下與工件材料發(fā)生化學反應，生成可揮發(fā)的氣態(tài)產物從而達到去除工件材料的目的。
[0034]3、本發(fā)明的裝置直接與高精度機械臂結構相連，其與機械臂的靈活控制方式相結合使得本發(fā)明的加工方法和裝置的應用范圍得以拓寬，可以實現(xiàn)對任意陡度的大口徑非球面反射鏡的加工。
[0035]4、本發(fā)明的加工方法和裝置可以在光學反射鏡面形誤差較大(微米級)的條件下直接使用，直到加工出較高的面形精度(納米級)。
[0036]5、本發(fā)明的加工方法的去除率較高，靈活性較大，由于較高的去除率可以大幅縮減加工時間，提高經濟效益，通過改變其工作氣體的流量可以方便的調節(jié)去除率，可以覆蓋從精拋到粗拋，甚至可以覆蓋到非球面反射鏡的精密研磨的階段。
[0037]6、本發(fā)明中的非球面反射鏡可以垂直放置，也就是在檢測時的放置狀態(tài)，通過簡單調節(jié)機械臂的運動方式即可實現(xiàn)對非球面反射鏡在垂直狀態(tài)下的全口徑加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置的結構示意圖。
[0039]圖2為本發(fā)明中的電感耦合等離子發(fā)生器的結構示意圖。
[0040]圖3為本發(fā)明中的石英炬管的結構示意圖。
[0041]圖中:1、射頻電源，2、匹配器，3、射頻線圈，4、石英炬管，5、冷卻循環(huán)泵，6、氣源，61、冷卻及輔助氣源，62、工作氣源，63、氧氣源，7、冷卻氣入口，8、輔助氣入口，9、工作氣入口、10、保護罩，11、機械臂，12、高壓特斯拉點火線圈。

【具體實施方式】
[0042]以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0043]如圖1所示，本發(fā)明的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置，包括機械臂11、電感耦合等離子發(fā)生器、保護罩10、冷卻循環(huán)泵5和氣源6。保護罩10采用不銹鋼制成。電感耦合等離子發(fā)生器整體安裝在保護罩10內部，再將保護罩10連同電感耦合等離子發(fā)生器安裝在機械臂11負載端，保護罩10用于防止電感耦合等離子發(fā)生器的電磁輻射泄漏，保護罩10的具體尺寸可根據需要靈活調整。在圖1中，未標識出冷卻循環(huán)泵5和氣源6以及其他的水管和氣管，只是為了示意機械臂11與保護罩10和電感耦合等離子發(fā)生器中的匹配器2的位置關系。
[0044]如圖2所示，電感耦合等離子發(fā)生器主要由射頻電源1、匹配器2、射頻線圈3、石英矩管4和高壓特斯拉點火線圈12組成。射頻電源I和匹配器2集成在一起，射頻電源I與射頻線圈3電連接，匹配器2固定在機械臂11負載端，匹配器2用于射頻電源I與射頻線圈3之間的匹配，射頻線圈3是一種由外徑3?5mm的中空銅管繞制2?3匝而成的螺線管，射頻線圈3纏繞在石英炬管4上，射頻線圈3的內徑比石英炬管4的外管外徑稍大即可，石英炬管4固定到匹配器2上。冷卻循環(huán)泵5通過導管接入射頻線圈3，通過冷卻循環(huán)泵5向射頻線圈3的中空銅管內通冷卻水或冷卻氣，氣源6包括冷卻及輔助氣源61、工作氣源62和氧氣源63。如圖3所示，石英炬管4為三同軸結構，包括外管、中間管和中心管，根據用途可以采用一體式或全可拆卸式，采用全可拆卸式石英炬管4的優(yōu)勢在于針對不同的工作氣體流量以及不同的射頻線圈3的匝數能夠靈活調整石英炬管4的軸向位置關系，石英矩管4上設置有與外管相通的冷卻氣入口 7、與中間管相通的輔助氣入口 8和與中心管相通的工作氣入口 9。冷卻及輔助氣源61分別通過閥門和導管接入冷卻氣入口 7和輔助氣入口 8，工作氣源62和氧氣源63均通過閥門和導管接入工作氣入口 9。高壓特斯拉點火線圈12用于點火，高壓特斯拉點火線圈12與石英矩管4接觸上或者是高壓特斯拉點火線圈12與石英矩管4兩者之間距離5mm以內均可以工作。
[0045]本實施方式中，射頻電源I的頻率為13.56MHz、27.12MHz或40.68MHz，功率為800?1200W。射頻電源I的功率通過射頻線圈3的內徑確定，一般至少600W以上，但不超過 2500W。
[0046]本實施方式中，匹配器2的匹配范圍通過射頻線圈3的感抗值來確定，可以為匹配器2選取較大的匹配范圍使得匹配器2針對不同的負載有很靈活的匹配能力。
[0047]本實施方式中，冷卻循環(huán)泵5采用市售循環(huán)機即可，冷卻循環(huán)泵5的選擇更為靈活，普通的循環(huán)水泵即可，如果條件允許也可以加入制冷功能。
[0048]本實施方式中，對于用氣量較大的高純氬氣來說，氣源6中的冷卻及輔助氣源61可以選擇普通高壓鋼瓶，也可以選擇儲氣量較大的杜瓦瓶；對于用氣量較少的工作氣體來說，氣源6中的工作氣源62采用普通高壓鋼瓶即可。
[0049]本實施方式中,冷卻氣入口 7主要通入12?20SLM的高純氬氣作為等離子體冷卻氣，其主要目的是將石英炬管4與高溫的等離子體分隔開避免石英炬管4融化。通入的高純氬氣純度應滿足99.99%以上。
[0050]本實施方式中，輔助氣入口 8主要通入0.3?2SLM的高純氬氣作為等離子體輔助氣，其主要目的是在射頻線圈3的激勵下使其產生高溫等離子體。
[0051]本實施方式中，工作氣入口 9主要通入O?1000SCCM的工作氣體如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)，根據所加工的工件材料種類來確定選擇哪種工作氣體，同時以O?200SCCM的流量向與工作氣入口 9相通的中心管通入高純氧氣，高純氧氣用于提高工作效率，工作氣體與高純氧氣的體積比為5:1。
[0052]本實施方式中，機械臂11采用任何商品化機械臂均可，如庫卡、ABB、發(fā)那科等，其負載端負載在20kg以上。匹配器2固定到機械臂11負載端后，利用機械臂11的靈活快速的運動控制來實現(xiàn)對匹配器2、射頻線圈3、石英炬管4相對所加工工件的位置移動來實現(xiàn)對工件全口徑任意位置的加工去除，利用機械臂11可實現(xiàn)任意空間位置及姿態(tài)的控制這一優(yōu)勢，可以實現(xiàn)對大口徑高陡度非球面及自由曲面的加工，另外也可以改變現(xiàn)有工件加工時水平放置的要求。
[0053]本發(fā)明的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工方法，該方法的條件和步驟如下:
[0054]步驟一、根據大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡在加工坐標系內的位置確定非球面反射鏡的非球面方程，根據該非球面方程，利用非球面反射鏡加工算法生成加工控制文件，即生成機械臂11負載端運動軌跡及加工駐留時間函數。
[0055]步驟二、常壓條件下，開啟冷卻循環(huán)泵5向射頻線圈3中通入冷卻水或者冷卻氣，然后打開冷卻及輔助氣源61的閥門，以0.3?2SLM的流量向與輔助氣入口 8相通的中間管通入高純氬氣作為等離子體輔助氣，用于在射頻線圈3的激勵下產生高溫等離子體，以12?20SLM的流量向與冷卻氣入口 7相通的外管通入高純氬氣作為等離子體冷卻氣，用于將石英炬管4與高溫的等離子體分隔開避免石英炬管4融化；同時通過對氣體流量的控制來調節(jié)等離子體距離石英炬管4的距離，避免石英炬管4融化，經過幾分鐘后會在石英矩管4中建立一個高純氬氣環(huán)境，方便等離子體的生成。
[0056]步驟三、待上述準備工作完成后，將射頻電源I的功率調節(jié)到點火所需功率即800?1200W，同時加載在射頻線圈3上，為等離子體點火做準備。
[0057]步驟四、常壓條件下，高壓特斯拉點火線圈12用于點火，高壓特斯拉點火線圈12與石英矩管4接觸上或者是高壓特斯拉點火線圈12與石英矩管4兩者之間距離5mm以內均可以工作，接通高壓特斯拉點火線圈12使其放電產生高壓電火花，給點燃等離子體提供種子電子，聞壓電火花在石英炬管4內部感生出電子并擊穿中間管和外管中的聞純IS氣，同時在射頻線圈3產生的電磁場激勵下進一步擊穿高純氬氣，最終點燃等離子體形成高溫而穩(wěn)定的等離子體炬。
[0058]步驟五、在形成高溫而穩(wěn)定的等離子體炬后，同時打開工作氣源62和氧氣源63的閥門，以O?1000SCCM的流量向與工作氣入口 9相通的中心管通入工作氣體如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)，以O?200SCCM的流量向與工作氣入口 9相通的中心管通入高純氧氣，高純氧氣用于提高工作效率，工作氣體與高純氧氣的體積比為5:1，工作氣體被高溫等離子體炬所激發(fā)，經過5?10分鐘的穩(wěn)定之后，形成活性基團。
[0059]步驟六、利用步驟一中生成的加工控制文件(生成機械臂11負載端運動軌跡及加工駐留時間函數)控制機械臂11按照確定的運動軌跡移動，同時同時帶動由射頻電源1、匹配器2、射頻線圈3、石英矩管4和高壓特斯拉點火線圈12組成的在距離非球面反射鏡表面一定距離的位置面上移動，利用氣流將活性基團噴射到非球面反射鏡表面，活性基團與非球面反射鏡材料發(fā)生劇烈的化學反應從而生成揮發(fā)性氣態(tài)物質，實現(xiàn)在非球面反射鏡的特定位置定量去除材料的目的，完成了大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡的立式加工。
[0060]在本發(fā)明的立式加工方法中，非球面反射鏡可以垂直放置，也就是在檢測時的放置狀態(tài)，通過簡單調節(jié)機械臂11的運動方式即可實現(xiàn)對非球面反射鏡在垂直狀態(tài)下的全口徑加工，由于本發(fā)明中材料的去除率很高，再配合機械臂11的高速度移動以及高精度定位的能力，針對納米級的光學工件可以實現(xiàn)高效率的快速加工，同時可以取代現(xiàn)有加工工藝方法中的研磨、粗拋等工藝，大幅縮減加工時間，提高經濟效益。
【權利要求】
1.大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工方法，其特征在于，該方法由以下步驟實現(xiàn): 步驟一、根據大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡在加工坐標系內的位置確定非球面反射鏡的非球面方程，同時利用非球面反射鏡加工算法生成加工控制文件，即機械臂(11)負載端運動軌跡及加工駐留時間函數； 步驟二、常壓條件下，開啟冷卻循環(huán)泵(5)向射頻線圈(3)中通入冷卻水或冷卻氣，開啟冷卻及輔助氣源(61)并以0.3?2SLM的流量向與輔助氣入口(8)相通的石英炬管(4)的中間管通入高純氬氣作為等離子體輔助氣，用于在射頻線圈(3)的激勵下產生高溫等離子體，以12?20SLM的流量向與冷卻氣入口(7)相通的石英炬管(4)的外管通入高純氬氣作為等離子體冷卻氣，將石英炬管(4)與高溫等離子體分隔開避免石英炬管(4)融化；步驟三、待上述準備工作完成后，將射頻電源(I)的功率調節(jié)到800?1200W并加載在射頻線圈⑶上； 步驟四、常壓條件下，將高壓特斯拉點火線圈(12)與石英矩管(4)接觸或者將高壓特斯拉點火線圈(12)放置在與石英矩管(4)距離5_以內的位置，接通高壓特斯拉點火線圈(12)使其放電產生聞壓電火花，聞壓電火花在石英炬管(4)內部感生出電子并擊穿中間管和外管中的高純氬氣，同時在射頻線圈(3)產生的電磁場激勵下進一步擊穿高純氬氣，最終點燃等離子體形成高溫而穩(wěn)定的等離子體炬； 步驟五、形成等離子體炬后，同時開啟工作氣源(62)和氧氣源(63)，以O?1000SCCM的流量向與工作氣入口(9)相通的石英炬管(4)的中心管通入工作氣體，工作氣體為四氟化碳、六氟化硫或三氟化氮，同時以O?200SCCM的流量向與工作氣入口(9)相通的石英炬管(4)的中心管通入高純氧氣，工作氣體與高純氧氣的體積比為5:1，工作氣體被高溫等離子體炬所激發(fā)，經過5?10分鐘的穩(wěn)定之后，形成活性基團； 步驟六、利用步驟一中生成的加工控制文件控制機械臂(11)按照確定的運動軌跡移動，同時帶動由射頻電源(I)、匹配器(2)、射頻線圈(3)、石英矩管(4)和高壓特斯拉點火線圈(12)組成的電感耦合等離子發(fā)生器在距離非球面反射鏡表面一定距離的位置面上移動，利用氣流將活性基團噴射到非球面反射鏡表面，活性基團與非球面反射鏡材料發(fā)生化學反應從而生成揮發(fā)性氣態(tài)物質，實現(xiàn)在非球面反射鏡的特定位置定量去除材料的目的，完成了大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡的立式加工。
2.用于實現(xiàn)權利權利要求1所述的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工方法的裝置，其特征在于，該裝置包括: 機械臂(11); 安裝在機械臂(11)負載端的電感耦合等離子發(fā)生器，所述電感耦合等離子發(fā)生器包括:固定在機械臂(11)負載端的匹配器(2)，與匹配器(2)集成在一起的射頻電源(1)，固定在匹配器(2)上且?guī)в型夤?、中間管、中心管的石英炬管(4)，與射頻電源(I)電連接的射頻線圈⑶；所述射頻線圈⑶纏繞在石英炬管⑷上，所述匹配器⑵用于射頻電源(I)與射頻線圈(3)之間的匹配； 用于防止電感耦合等離子發(fā)生器發(fā)生電磁輻射泄漏的保護罩(10)，所述電感耦合等離子發(fā)生器整體安裝在保護罩(10)內部； 設置在石英矩管(4)上且與外管相通的冷卻氣入口(7)、與中間管相通的輔助氣入口(8)和與中心管相通的工作氣入口(9)； 與射頻線圈(3)通過水管或者氣管相連的冷卻循環(huán)泵(5)，通過所述冷卻循環(huán)泵(5)向射頻線圈(3)的中空銅管內通冷卻水或冷卻氣； 與冷卻氣入口(7)和輔助氣入口(8)均通過氣管相連的冷卻及輔助氣源(61)； 與工作氣入口(9)通過氣管相連的工作氣源￠2)和氧氣源(63)； 與石英矩管(4)接觸或者與石英矩管(4)之間距離5mm以內的高壓特斯拉點火線圈(12)。
3.根據權利要求2所述的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置，其特征在于，所述冷卻循環(huán)泵(5)、冷卻及輔助氣源(61)、工作氣源(62)和氧氣源(63)均放置在靠近所述機械臂(11)負載端的地面上。
4.根據權利要求2所述的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置，其特征在于，所述射頻電源(I)的頻率為13.56MHz,27.12MHz或40.68MHz，功率為800?1200W。
5.根據權利要求2所述的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置，其特征在于，所述射頻線圈⑶由外徑3?5mm的中空銅管繞制2?3匝而成的螺線管。
6.根據權利要求2所述的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置，其特征在于，所述冷卻及輔助氣源(61)采用普通高壓鋼瓶或者儲氣量較大的杜瓦瓶；所述工作氣源(62)采用普通高壓鋼瓶。
7.根據權利要求2所述的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置，其特征在于，所述冷卻氣入口(7)通入12?20SLM的純度為99.99%以上的高純氬氣作為等離子體冷卻氣，將石英炬管(4)與高溫等離子體分隔開避免石英炬管(4)融化。
8.根據權利要求2所述的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置，其特征在于，所述輔助氣入口(8)通入0.3?2SLM的高純氬氣作為等離子體輔助氣，用于在射頻線圈(3)的激勵下使其產生高溫等離子體。
9.根據權利要求2所述的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置，其特征在于，所述工作氣入口(9)通入O?1000SCCM的工作氣體，根據所加工的工件材料種類來確定選擇哪種工作氣體，同時以O?200SCCM的流量向工作氣入口(9)通入高純氧氣，工作氣體與高純氧氣的體積比為5:1。
10.根據權利要求2所述的大口徑高陡度空間光學非球面反射鏡立式加工裝置，其特征在于，所述冷卻循環(huán)泵(5)采用市售循環(huán)機，如果條件允許也可以加入制冷功能；所述機械臂(11)采用任何商品化機械臂均可。
【文檔編號】C03C23/00GK104386922SQ201410513658
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權日:2014年9月28日
【發(fā)明者】王旭, 鄭立功 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所