陈光宇教授课件1--项目汇报光学元件冷加工工艺(应用案例)分析 .pdfVIP

用户案例

项目单位电子科技大学

项目名称：大口径光学元件冷加工工艺改进分析

单位网站：

项目单位：电子科技大学

注：内部资料

所属行业：制造业

关键词：光学元件、表面质量，

案例描述：大口径光学元件在冷加工完成后可以获得很高的

亚表面缺陷，冷加工，检测

表面质量，但是在亚表面层往往隐藏了大量的缺陷。因此，

需要改进工艺达到消除亚表面缺陷的目的。

通过Pro/Innovator和ARIZ算法求解，此问题得到4个的解

决方案。

问题描述：

1.工作原理

大口径光学元件的冷加工工艺包括铣磨、精磨、初抛和精抛等工序，目的是获取很高的表面

质量，但是在亚表面层往往隐藏了大量的缺陷。

2.主要问题

抛光工序会形成亚表面缺陷，同时不能用光学方法直接观察到的亚表面缺陷。

3.问题发生的条件

抛光工序在去除旧划痕的同时，不断地引入新划痕，然后被覆盖，形成亚表面缺陷。

4.初步思路或类似问题的解决方案

快速抛光、磁流变抛光。

5.待解决的问题

（1）抛光工艺不带入新的亚表面缺陷；

（2）能检测亚表面缺陷。

6.对新技术系统的要求

（1）消除亚表面缺陷；

（2）无损检测亚表面缺陷。

解题流程

用户案例

1Pro/Innovator解题流程

运用Pro/Innovator模块（图1），包括系统分析、问题

树、三轴分析、知识库

本题目属于工艺质量改进范畴。

图2解题流程

2Pro/Innovator求解过程

2.1工况介绍:

大口径光学元件的冷加工工艺包括铣磨、精磨、初抛和精抛等工序，亚表面缺陷的检测手段

不足，并且目前工艺去除亚表面的效果不理想。

（1）大口径平面元件工艺定型

完成平面铣磨试验，实现了元件的外形尺寸快速成型，包括大面、侧面的铣磨，确定了加工工艺参数。

侧面铣磨效率（180#砂轮），最大进刀量2mm，铣磨速度30mm/min；平面铣磨效率（180#砂轮），

UBK7玻璃：0.10mm/min，熔石英玻璃：0.08mm/min

侧面铣磨垂直度优于90±2.5′;侧面平行度小于0.10mm;工作面面形0.02mm/Φ200mm;等厚0.02mm，

达到初设的加工效率和技术指标要求，同时提高了元件的加工质量的一致性。

采用JP65.1单轴机，进行了各粒度金刚砂磨料精磨实验，达到精磨面形小于5um/Φ200mm，等厚小

于0.02mm的精度要求。

抛光参数实验：抛光去除量在20~30um，片放窗口元件的小批量验证，面形精度达到要求。

在2m级环抛设备上进行了片放类和腔反类元件试生产和工艺验证工作，通过预埋在2.5米环抛机沥

青中的温度传感器定期测量洁净水和沥青内部的温度，对温度对面形控制的影响进行了评估。并通过环

抛面形实时监控系统的研究，跟踪面形变化规律，用于指导元件的面形修正，实现了单次透射波前畸变

PV值达到初设的技术要求，

在现有设备和数控工艺软件基础上，以抛光盘尺寸参数为核心进行抛光参数组合设计和确定去除实

验，研究不同尺寸抛光盘对不同波长面形误差的修正能力及对表面质量的影响，得到各种尺寸磨盘在不

同抛光参数组合下的去除函数模型，对现有数控工艺软件固化的加工参数库进行有效地补充优化。通过

实验得到了Φ80磨盘较优化的呈高斯曲线分布的去除函数模型。

（2）大口径球面透镜工艺定型

采用范成法铣磨球面方式，确定了工