[发明专利]一种大直径光学元件的加工系统

说明书

本发明提供一种大直径光学元件的加工系统，包括工作台、设于所述工作台主轴上的光学元件、用于对光学元件进行定位和检测表面粗糙度的定位及检测系统、用于对光学元件进行加工的旋转超声振动系统、控制系统、以及蠕动泵和冷却装置；旋转超声振动系统包括超声波发生器、驱动电机、旋转装置、超声波加工装置；超声波加工装置以一定的静压力压在光学元件上方并能相对于光学元件高速旋转，超声波加工装置和光学元件表面通过蠕动泵缓慢注入清洗液，用以加工过程中的清洗及冷却。相对于现有技术，本发明的加工系统能有效降低光学元件表面粗糙度，提高加工精度及表面光洁度，进而提高产品质量及生产效率。

技术领域

本发明涉及光学元件加工技术领域，具体涉及一种大直径光学元件的加工系统。

背景技术

大直径光学元件广泛应用于高质量的光学系统中，尤其是激光核聚变装置中，对大直径的定义是直径在400mm以上。随着科学技术的不断发展，对大直径光学元件的面积要求越来越大，对厚度要求越来越薄，对其平面度和表面粗糙度的要求也越来越高，这就对一些高精度的光学元件加工设备提出了更高的要求。

对光学元件进行加工时，抛光件以一定的静压力压在光学元件上并相对其做高速旋转运动，清洗剂不断的注入到抛光件和光学元件之间，以更好地对抛光件和光学元件表面进行冷却，并及时带走磨屑，可提高光学元件表面的加工精度及光洁度，但光学元件的直径越大，厚度越薄，抛光件相对于光学元件的高速旋转速度越不易稳定控制，而旋转不稳将导致加工后的光学元件易出现外周裂纹、以及薄型材料边角破裂等问题，进而直接影响大直径光学元件的成品的质量以及批量制造的效率；此外，抛光件相对于光学元件的高速旋转速度也对其表面粗糙度的大小有着十分重要的影响，而表面粗糙度的大小则直接影响其光学特性，如折射率、表面散射和激光损伤阈值等，在现有的常规加工工艺中，可以获得的光学元件的表面粗糙度的均值为0.5μm；更进一步，降低光学元件表面粗糙度使其符合超光滑的标准也是提高抛光质量的关键。

综上所述，抛光件相对于光学元件的旋转速度不能得到稳定控制，就无法加工出高精度的光学元件，将难以满足现代科技对大直径光学元件的高精度要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状提供一种能精确控制抛光件相对于光学元件的高速旋转速度的加工系统，以使加工出的光学元件能获得更高的精度和更高的表面光洁度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种大直径光学元件的加工系统，包括：工作台、设于所述工作台主轴上并能相对所述工作台的X轴和Y轴移动的光学元件、用于对所述光学元件进行定位和检测表面粗糙度的定位及检测系统、用于对所述光学元件进行加工的旋转超声振动系统、用于对所述定位及检测系统和旋转超声振动系统进行控制的控制系统、以及与所述控制系统相连的并用于降温的冷却装置以及用于清洗的蠕动泵；

所述旋转超声振动系统包括超声波发生器、驱动电机、由所述驱动电机驱动而能旋转的旋转装置、以及与所述旋转装置相连并同步旋转的超声波加工装置；所述超声波加工装置以一定的静压力压在所述光学元件上方并能相对于所述光学元件高速旋转，所述超声波加工装置和所述光学元件表面通过蠕动泵缓慢注入清洗液，用以加工过程中的清洗。

本技术方案中，光学元件可移动的设置于工作台上，加工状态时光学元件静止不动，位于加工元件上方的超声波加工装置以一定静压力与光学元件接触并相对其高速旋转，并且定位及检测系统能将光学元件的位置信息及表面粗糙度信息发送给控制系统以精确控制加工，并且，本技术方案中通过蠕动泵向超声波加工装置和光学元件之间缓慢注入清洗液，由于脆性材料的磨屑易粘附在加工表面上，如果不及时清洗将会影响加工效果，精加工的粉尘漂浮也会污染环境，因此通过流动的清洗液及时带走磨屑，同时能更好地对加工表面进行冷却，并能促进超声空化效果，因此可提高型面加工的精度及光洁度。