光学零件加工工艺方法和系统与流程

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　　2.随着半导体芯片、人工智能等技术的快速发展，航天、军事、民用科技等各方面对于高精度光学零件的需求都呈现出了爆发式的增长。

　　3.高精度光学零件的生产离不开对于光学零件的加工制造，其中对于光学零件的抛光即为针对光学零件的加工制造。目前针对光学零件的抛光，不够高效和稳定，因此，需要提供一种高效、稳定的高精度光学零件加工工艺，实现高精度光学零件的确定性加工。

　　9.基于所述检测数据采用离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件。

　　10.在一种可能的实施方式中，所述采用cnc抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件，包括：

　　12.基于所述数控加工参数控制所述第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，同时控制所述零件的外形尺寸达到所述成品要求。

　　15.在一种可能的实施方式中，所述采用低速抛光设备对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件，包括：

　　16.采用传统低抛法对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，收敛低频面形误差小于或等于第二预设值，同时有效收敛所述零件的中频面形误差和/或高频面形误差。

　　17.在一种可能的实施方式中，所述有效收敛所述零件的中频面形误差和/或高频面形误差，包括：

　　18.保证中频光滑，实现面形分布的起伏突变不超过第三预设值，表面疵病rms优于第四预设值；和/或，

　　20.在一种可能的实施方式中，所述基于所述检测数据采用离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件，包括：

　　21.基于所述检测数据获取所述离子束抛光设备的加工工艺参数，所述检测数据包括所述第二轮抛光后的零件的面形误差信息；

　　22.基于所述加工工艺参数采用所述离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件的低频面形误差进行修形。

　　23.在一种可能的实施方式中，所述基于所述加工工艺参数采用所述离子束抛光设备对所述第二轮抛光后的零件的低频面形误差进行修形，包括：

　　25.第二方面，本发明提供一种光学零件加工工艺系统，包括cnc抛光设备、低速抛光设备、检测设备和离子束抛光设备，其中：

　　28.所述检测设备对所述第二轮抛光后的零件进行检测，得到所述第二轮抛光后的零件的检测数据；

　　29.所述离子束抛光设备基于所述检测数据对所述第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件。

　　32.基于所述数控加工参数控制所述第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，同时控制所述零件的外形尺寸达到所述成品要求。

　　36.采用传统低抛法对所述第一轮抛光后的零件进行低速抛光，收敛低频面形误差小于或等于第二预设值，同时有效收敛所述零件的中频面形误差和/或高频面形误差。

　　38.保证中频光滑，实现面形分布的起伏突变不超过第三预设值，表面疵病rms优于第四预设值；和/或，

　　41.基于所述检测数据获取所述离子束抛光设备的加工工艺参数，所述检测数据包括所述第二轮抛光后的零件的面形误差信息；

　　45.本发明提供的光学零件加工工艺方法和系统，首先采用cnc抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件，通过cnc抛光设备的抛光，能够使得毛坯迅速成型，且能够去除毛坯上存在的破坏层，迅速将零件从毛坯状态抛光至镜面；然后，采用低速抛光设备对第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件，通过低速抛光设备的抛光，能够优化第二轮抛光后的零件的低频、中频、高频误差；接着采用检测设备对第二轮抛光后的零件进行检测，得到第二轮抛光后的零件的检测数据；最后基于检测数据采用离子束抛光设备对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件，通过离子束抛光设备的抛光，能够进一步降低第三轮抛光后的零件上的低频面形误差，实现高精度光学零件的确定性加工。本发明实施例提供的光学零件加工工艺方法，通过cnc抛光设备、低速抛光设备和离子束抛光设备，实现了对毛坯零件依次进行抛光的完整工艺流程，通过各种不同的抛光的特点，降低了光学零件的面形误差，得到了在低频、中频、高频上的高精度、超高精度的光学零件，实现高精度光学零件的确定性加工。

　　46.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

　　50.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

　　52.抛光：抛光是指利用机械、化学或电化学等作用，使得工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法，而是以得到光滑表面、镜面光泽或消除光泽为目的。

　　53.面形误差：光学零件的面形误差指的是零件表面实际形貌分布情况与理想表面的差异，是评价光学零件精度最重要的指标之一。

　　54.低频面形误差：通常指频谱范围大于5mm的误差，在评价过程中通常使用峰谷值(peak to valley，pv)进行评价，可以理解为表面上最高点和最低点的高度差。

　　57.计算机数字控制(computer numeric control，cnc)抛光：是一种基于计算机数字化控制的精密抛光技术，具有高效加工、精准控制的特点。

　　59.随着社会科学技术的不断发展和进步，尤其是半导体芯片、人工智能等先进技术的进一步发展，无论是航天、军事，还是民用科技等等各个方面，对于高精度光学零件的需求都呈现出了爆发式的增长，尤其是在半导体行业高速发展的背景之下，光刻物镜等高精度、超高精度的光学零件需求量极速增长。

　　60.在光学零件的加工制造中，抛光是不可或缺的一个重要制作过程，是获得光学零件较好的表面面形的必经步骤。目前针对光学零件的抛光，主要是采用传统抛光的方案，指的是利用沥青胶板，根据需要抛光的零件的不同，采用不同的抛光液进行抛光，是一种接触式的抛光方法，这种方式效率较低，并且人的经验在抛光过程中将会起到决定性的影响，是一种具有极强的不确定性的抛光方法。对于具有一定经验的人来说，能够在比较确定的时间内获得一定精度的表面面形，尤其是中、高频误差能够得到比较有效的控制，但想要突破更高精度则比较困难，尤其是在低频误差方面，一般来说，对于有经验的抛光人员，针对直径150mm以上的透镜，能够做到低频面形误差pv小于或等于lambda/10(lambda表示的是波长，lambda/10表示的是十分之一个波长)已经非常不错，但如果想要突破更高精度，达到lamb da/20甚至lambda/30以上，那将是极为困难的。

　　61.基于此，本发明实施例提出了一种专门针对高精度光学零件的加工工艺方案，由光学零件抛光系统采用cnc抛光、传统低速抛光以及离子束抛光三种抛光技术进行结合，从而确定性并且高效的获得全频段的高精度光学零件。下面将结合附图对本发明的方案进行介绍。

　　62.图1为本发明实施例提供的光学零件加工工艺方法的流程示意图，如图1所示，该方法可以包括：

　　64.在本发明实施例中，提出了一条新的工艺路线，主要包含三个部分，分别是cnc抛光、传统低速抛光以及离子束抛光。针对毛坯，经历上述三种抛光方式，分别控制不同的加工指标，获得理想的面形。

　　67.在得到第一轮抛光后的零件后，由低速抛光设备对第一轮抛光后的零件进行低速抛光。低速抛光又称为沥青抛光，其指的是利用沥青胶板配合抛光液采用接触式研磨的方式对工件进行低速抛光。低速抛光能够将面形误差收敛至一定范围之内，进而能够有效收敛低频、中频、高频误差。低速抛光设备在对第一轮抛光后的零件进行低速抛光后，得到第二轮抛光后的零件。

　　68.s13，采用检测设备对第二轮抛光后的零件进行检测，得到第二轮抛光后的零件的检测数据。

　　69.在得到第二轮抛光后的零件后，检测设备对第二轮抛光后的零件进行检测，得到第二轮抛光后的零件的检测数据，并向离子束抛光设备发送检测数据，该检测数据是离子束抛光设备进行离子束抛光的基础。

　　70.s14，基于检测数据采用离子束抛光设备对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件。

　　71.离子束抛光设备根据检测数据对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光。离子束抛光的过程中，通过离子束抛光设备中具有一定能力和空间分布的离子束流轰击光学零件表面，以达到修正光学零件面形误差的目的。离子束抛光设备在对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光后，得到第三轮抛光后的零件。

　　72.本发明实施例提供的光学零件加工工艺方法，首先采用cnc抛光设备对毛坯进行抛光，得到第一轮抛光后的零件，通过cnc抛光设备的抛光，能够使得毛坯迅速成型，且能够去除毛坯上存在的破坏层，迅速将零件从毛坯状态抛光至镜面；然后，采用低速抛光设备对第一轮抛光后的零件进行低速抛光，得到第二轮抛光后的零件，通过低速抛光设备的抛光，能够优化第二轮抛光后的零件的低频、中频、高频误差；接着采用检测设备对第二轮抛光后的零件进行检测，得到第二轮抛光后的零件的检测数据；最后基于检测数据采用离子束抛光设备对第二轮抛光后的零件进行离子束抛光，得到第三轮抛光后的零件，通过离子束抛光设备的抛光，能够进一步降低第三轮抛光后的零件上的低频面形误差，实现高精度光学零件的确定性加工。本发明实施例提供的光学零件加工工艺方法，通过cnc抛光设备、低速抛光设备和离子束抛光设备，实现了对毛坯零件依次进行抛光的完整工艺流程，通过各种不同的抛光的特点，降低了光学零件的面形误差，确定性地得到了在低频、中频、高频上的高精度、超高精度的光学零件。

　　74.图2为本发明实施例提供的光学零件抛光工艺流程图，光学零件抛光系统包括cnc抛光设备、低速抛光设备、离子束抛光设备和检测设备，如图2所示，光学零件抛光工艺的流程包括：

　　76.具体的，首先根据光学零件的成品要求，确定cnc抛光设备的数控加工参数，其中，数控加工参数可以包括cnc抛光设备的转速，cnc抛光设备对毛坯的压力值，摆角，毛坯与模具之间的间距，线.在确定数控加工参数后，cnc抛光设备基于该数控加工参数控制第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，同时控制零件的外形尺寸达到零件的成品要求。通过cnc抛光设备的高压力、高转速以及精准控制等优势，可以实现对毛坯的快速成型。在该阶段，通过计算机的数字化控制，能够快速的将零件从毛坯状态抛光至镜面，使得第一轮抛光后的零件的外形尺寸达到零件的成品要求。零件以透镜为例，通过cnc抛光设备的抛光，能够精准控制第一轮抛光后的零件的曲率半径(零件曲线上的弯曲变换的程度)、中心厚度(零件中心处的厚度)等指标控制在零件成品要求的公差范围内。经过cnc抛光设备抛光后得到的即为第一轮抛光后的零件。

　　78.在这个阶段的抛光中，要求将低频面形误差降低到一定范围内，即控制第一轮抛光后的零件的低频面形误差小于或等于第一预设值，第一预设值的取值可以根据需要设定。例如低频面形误差控制在0.表示的是波长为633n。