[发明专利]用于中大口径非球面快速抛亮的等离子体抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及“用于中大口径非球面快速抛亮的等离子体抛光装置”，属于等离子体 加工中大口径非球面光学零件的技术领域。

背景技术

随着大口径非球面光学零件在各个领域内应用的越来越多，对大口径非球面光学 零件不仅要求有较高的面形精度、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。大气等离子体加工技术是等离子体源与化学气相处理设备相结合的新技术,其 工作原理是利用等离子体与工件表层材料发生化学作用去除材料，属于非接触的加工方 式，采用这种方法可以进行大面积平面抛光、局部抛光、非球面的成形和抛光等，可以避免 表面和亚表面损伤层的出现，提高光学零件表面加工等级，实现高精密加工。国内许多文献 从自动控制、等离子体物理、化学气相反应以及流体动力学等学科领域进行了相关工艺试 验方法、试验平台的搭建，用于研究等离子体抛光工艺和等离子体抛光机理：贺启强在“哈 尔滨工业大学”发表文献“计算机控制大气等离子体光学加工方法研究”中提及“结合计算 机控制光学表面成形技术和大气等离子体化学加工方法，进行了相关的试验研究”；哈尔滨 工业大学申请专利CN201310177039.6“水电极大气等离子体加工大口径非球面光学零件的 方法”，提及采用采用直线式排列的水射流作为电极的大气等离子体加工装置对大口径光 学零件表面进行修形。

文献中提及的试验平台均是基于实验室基础工艺及试验研究使用，对于工程化应 用该项技术在中大口径非球面光学元件的加工效率和精度方面很难保证。

发明内容

本发明的目的是为了解决大口径非球面光学零件表面缺陷层、磨削损伤层的加工 效率和表面质量问题，提供用于中大口径非球面快速抛亮的等离子体抛光装置。

所述的目的是通过以下方案实现的：所述的用于中大口径非球面快速抛亮的等 离子体抛光装置，它由等离子体源（1）、机器人（2）、密封部件（3）、氩氟废气处理部件（4）、电 气控制系统（5）、底座（6）、抛光工作台（7）、待加工光学零件（8）、氮气进气部件（9）组成；机 器人（2）、待加工光学零件（8）和抛光工作台（7）置于底座（6）上，等离子体源（1）位于待加工 光学零件（8）上方，待加工光学零件（8）装夹在抛光工作台（7）上，机器人（2）控制等离子体 源（1）的运动姿态，使等离子体源（1）始终与待加工光学零件（8）表面垂直；密封部件（3）采 用整体密封结构，与外界大气隔离；整个装置的抛光由电气控制系统（5）控制；氮气进气部 件（9）可充入实验要求浓度的氮气，保证等离子体源（1）的有效工作；氩氟废气处理部件（4） 将处理过的废气排入大气中。

等离子体源（1）采用大气射流等离子体源，机器人（2）是抛光设备的运动部件，密 封部件（3）为等离子体抛光提供必要的密封环境，氩氟废气处理部件（4）将有害气体进行无 害处理，电气控制系统（5）控制整个装置的抛光，进行有序的工作。底座（6）为铸铁平台，抛 光工作台（7）为1200毫米的方形平台，待加工光学零件（8）的材质为石英玻璃，氮气进气部 件（9）采用氮气瓶对工作环境进行氮气充入。

本发明所述的装置具有的优点为：

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．机器人的机械传动系统可方便的控制等离子体源加工各种口径的平面、凹凸面、非 球面等光学元件，特别适合加工直径大于300毫米复杂非球面光学元件，可快速实现精密成 型，达到快速抛亮的效果，取代抛光工艺流程的粗抛环节，后期与小工具数控抛光及磁流变 抛光结合，可缩短加工周期；

3．本发明提供的装置的主要功能部件采用机器人控制，具备较高的技术成熟度，可方 便实现加工操作仪器化，可工程化生产应用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：

本实施例选用430毫米×430毫米的口径方形非球面石英元件。