[发明专利]水电极大气等离子体加工大口径非球面光学零件的装置

说明书

技术领域

本发明属于等离子体加工大口径非球面光学零件的技术领域。

背景技术

随着光学技术的发展，对大口径光学零件的加工要求越来越高，不仅要求较高的面形精度、较低的表面粗糙度、无表层和亚表层损伤，而且要求提高加工效率。目前，对于大口径光学零件的加工主要采用计算机控制小工具抛光的方法，如气囊抛光、磁流变抛光等，这些抛光技术虽然可以获得较高的面形精度和较低的表面粗糙度，但是加工周期长、效率低，而且可能会造成一定程度的表层和亚表层损伤。而大气等离子体加工是基于粒子之间的化学反应，非接触的加工方式可以避免表层和亚表层损伤的产生。目前，采用大面积成形电极的电容耦合式的大气等离子体加工可以实现较高的加工效率。然而，大面积成形电极放电比较容易产生放电不均匀的现象，从而导致对大口径光学零件的修形效果不甚理想。另外，大面积成形电极之间的相对运动难以实现，对工件的加工范围固定，因此加工灵活性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种水电极大气等离子体加工大口径非球面光学零件的装置，为了解决高精度大口径非球面光学零件的加工效率和表面质量问题。

所述的目的是通过以下方案实现的：所述的一种水电极大气等离子体加工大口径非球面光学零件的装置，它由成形电极、升降装置、射频电源、混合等离子体气源、水泵组成；

成形电极的上端面绝缘连接在升降装置的竖直运动工作架上，使成形电极与射频电源的输出端连接作为大气等离子体放电的阳极；将待加工光学零件装卡在夹具上，在待加工零件的下方设置有直线排列的一排喷头，所有喷头都设置在多自由度运动工作台上，所有喷头的进水口都连接水泵的出水口，使待加工光学零件的下端面与所有喷头的喷嘴口之间有一定的间隙，间隙的距离为1mm-50mm；根据去除函数半高宽的要求，所有喷头的喷嘴口的直径可在0.5mm-50mm范围内调节；所有喷头喷出的水都喷射到待加工光学零件的下端面上，所有喷头喷出的水都通过喷头接地作为大气等离子体放电的阴极；成形电极靠近待加工光学零件的待加工表面，并使它们之间保持一定的放电间隙，放电距离范围为2mm-5mm；放电间隙附近设置有出气管，出气管的进气端口与混合等离子体气源的出气端口导气连通。

本发明采用直线式排列的水射流作为电极来进行等离子体加工，多条水射流可以保证在每条直线上的放电特性相同，避免放电不均匀的问题。水射流的加工口径容易调节，可以实现不同曲率半径光学零件表面的加工，并获得不同半高宽的单位去除函数。可以根据需要加工的范围选择水射流喷头的个数，需要大面积修形时选择多个喷头，需要局部修形时选择单个喷头，加工灵活性好。

本发明还具有的优点为：

1. 本发明采用大气等离子体加工，并且避免了传统接触式研抛方法造成的表面残余应力及亚表层损伤等问题；

2. 直线排列的水射流可以保证在每条直线上的放电特性相同，避免放电不均匀的问题；

3. 直线排列的水射流电极的每个喷头的孔径容易调节，可以获得不同半高宽的高斯型单位去除函数；

4. 可以根据需要加工的范围选择直线排列的水射流电极喷头的个数，需要大面积修形时选择多个喷头，需要局部修形时可以选择单个喷头，放电位置可以通过水流喷射的位置控制，加工去除量可以通过控制相应位置的水流喷射时间得到精准的控制；

5. 直线排列的水射流电极不仅可以进行直线光栅式扫描运动，而且可以进行旋转式扫描运动形成圆电极；

6. 直线排列的水射流电极起到冷却作用，有效控制了大气等离子体加工过程中的热效应，降低了温度对加工过程的影响。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中成形电极1、待加工光学零件4与所有喷头2-3之间的位置关系结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2所示，它由成形电极1、升降装置2、射频电源3、混合等离子体气源5、水泵6组成；