[发明专利]一种使用金刚石车床加工金属反射镜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学检测和光学加工领域，尤其涉及一种金属反射镜的加工方法。 

背景技术

光学测量和光学加工是当今世界上比较活跃的两个科技领域，金刚石车床是目前常用的高精度金属镜加工设备，其加工工艺往往涉及到光学测量和光学加工这两个领域。在很多情况下，金刚石车床加工金属镜都是通过设置初设参数，包括顶点曲率，k因子，口径等，来进行光学面初始加工，然后通过接触式(如轮廓仪)方法测量被加工面相对设计要求面的偏差，反馈指导金刚石车床进行精加工。这种常规的接触式加工方法，往往在光学面成形后就不宜再进行接触式检测了，使得加工后的面形具体好坏难以确定，并且在一些特殊的情况下，如加工材料质地较软时，接触式测量的探针会将材料划开，并且在探针上积累金属屑末，严重影响测量精度。再如，加工中心开孔的工件时，如何判断探测是否过旋转中心就比较困难了。为了更好的利用金刚石车床加工高面形精度的金属反射镜，开展相关非接触式测量方法的研究，来反馈指导金刚石车床加工是很有必要的。 

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种通过干涉仪指导金刚石车床加工金属反射镜的方法，用于指导金刚石车床加工，特别是一些质地较软、中心开口的金属反射镜。 

为了实现所述目的，本发明提供一种使用金刚石车床加工金属反射镜的方法的技术方案为：采用金刚石车床对被加工金属反射镜进行初加工，再通过干涉仪检测被加工金属反射镜面形，得到被加工金属反射镜 面形相对于设计要求面形的偏差，并用Zernike多项式描述面形偏差，最后在该面形偏差图上选取多个点来指导金刚石车床进行金属反射镜面形精密加工；该方法具体包括： 

步骤S1：金刚石车床先通过设置初始面形参数，来对被加工金属反射镜光学面进行初始加工；所述初始面形参数包括顶点曲率、k因子； 

步骤S2：采用干涉仪检测被加工金属反射镜工件面形，得到被加工金属反射镜工件初始面形； 

步骤S3：将测量并提取出初始面形数据，计算初始面形相对于设计要求金属反射镜面形的偏差并形成面形偏差图，并用Zernike多项式描述面形偏差； 

步骤S4：在面形偏差图上选取一条过被加工金属反射镜旋转中心的直线，按设定的步距在这条直线上选取多个偏差点； 

步骤S5：将选取出来的偏差点生成指导文件，指导金刚石车床对被加工金属反射镜面形进行精密加工，得到加工后的被加工金属反射镜； 

步骤S6：重复步骤S1～S5，直至得到满足设计要求的金属反射镜。 

其中，所述金刚石车床具有控制单元，在金刚石车床的控制单元中设置被加工金属反射镜工件的初始面形参数，使金刚石车床对被加工金属镜工件的光学面进行初始加工，得到被加工金属反射镜面形。 

其中，所述金刚石车床为单点式金刚石车床。 

其中，所述形成面形偏差图的步骤为：先将干涉仪测量得到的初始面形数据转化为初始面形矩阵形式，再用初始面形矩阵与设计要求金属反射镜的面形矩阵作差，计算得到初始面形相对于设计要求金属反射镜面形的偏差并形成面形偏差图。 

其中，所述选取一条过被加工金属反射镜旋转中心的直线，与X轴之间的夹角为方位角，所述方位角为0度。 

其中，所述设定的步距为50nm的整数倍，且介于被加工金属反射镜工件的口径的1/50,000至1/100,000之间，被加工金属反射镜口径需大于1mm。 

其中，所述偏差点生成指导文件是将选取的多个偏差点按金刚石车床控制单元所需的输入文件的格式进行编排，形成指导金刚石车床进行 精密加工的文件。 

其中，所述干涉仪的测量标称精度应不小于0.05λ，波长λ为632.8nm。 

其中，所述Zernike多项式采用ISO格式。 

其中，所述的面形偏差图采用圆柱坐标的表达形式，圆柱坐标中的方位角和径向距离用来唯一代表被加工金属反射镜面上的点，纵坐标代表被加工金属反射镜面上的点相对设计要求金属反射镜面形的失高偏差。 

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果： 

1、本发明提供通过干涉仪指导金刚石车床精加工金属反射镜的方法，采用干涉仪检测被加工金属反射镜面形，得到被加工金属反射镜面形相对于设计要求面形的偏差，并在该面形偏差图上选取一系列点，对金刚石车床进行金属反射镜面形精密加工进行了指导。