一种可降低转角的离子束加工方法

摘要

本发明公开了一种可降低转角的离子束加工方法，基于五轴联动加工方法，当加工所需的运动角度太大以至超过机床的极限角度时，利用极限角度进行加工，并对线性位移和驻留时间进行修正。本发明具有原理简单、易实现、适用范围广、尤其是适用于高陡度光学零件等优点。

主权项

一种可降低转角的离子束加工方法，其特征在于，基于五轴联动加工方法，当加工所需的运动角度太大以至超过机床的极限角度时，利用极限角度进行加工，并对线性运动坐标和驻留时间进行修正；具体步骤为：(1)建立加工路径；根据待加工光学元件的形状和尺寸建立离子束修形加工路径；设抛光路径上第i点P_i在工件坐标系的坐标为$\left(\begin{array}{cc}{x}_w^i& y_w^i\end{array}\right);$(2)计算加工路径上各点的驻留时间和机床运动坐标；(3)修正机床运动坐标；(4)数控修形加工：根据计算得到的加工点机床运动坐标对待加工光学元件的光学表面进行数控修形加工；所述步骤(3)的具体步骤为：(3.1)设置转动轴的运动范围：设置转动轴A的运动范围为A₁≤α≤A₂，α为转动轴A的实际转动位置；设置转动轴B的运动范围为B₁≤β≤B₂，β为转动轴B的实际转动位置；(3.2)限制转动范围；当计算所得的运动角度或超过设置的运动范围时，加工中取设置的最大值或最小值；具体为：${\alpha }_i=\left\{\begin{array}{cc}{A}_1,& {\alpha }_0^i<A_1\\ {\alpha }_0^i,& A_1\le {\alpha }_0^i\le A_2\\ A_2,& {\alpha }_0^i>A_2\end{array}\right.---\left(3\right)$${\beta }_i=\left\{\begin{array}{cc}{B}_1,& {\beta }_0^i<B_1\\ {\beta }_0^i,& B_1\le {\beta }_0^i\le B_2\\ B_2,& {\beta }_0^i>B_2\end{array}\right.---\left(4\right)$(3.3)修正线性运动坐标；当运动角度或超过设置的运动范围而被限制时，线性运动坐标(x y z)由以下式计算：计算所得的(x_i y_i z_i α_i β_i)即为加工点P_i的机床运动控制坐标；在步骤(3)与步骤(4)之间还进行修正驻留时间，具体步骤为：(4.1)计算加工入射角；当转动角度或超过设置的转动范围时，入射方向与法线存在一个夹角，即入射角φ_i；根据几何关系，入射角φ_i可由下式计算：${\phi }_i={\cos }^{-1}\left[cos({\alpha }_i-{\alpha }_0^i)cos({\beta }_i-{\beta }_0^i)\right]---\left(8\right)$(4.2)对驻留时间进行修正；根据入射角φ_i，确定材料去除率系数或溅射产额η_i，η_i＝Y(φ_i)；利用系数η_i对驻留时间进行修正，修正公式如下：${\tau }_i={\tau }_0^i/{\eta }_i---\left(9\right)$τ_i即为加工点P_i的加工驻留时间；在步骤(4)中是根据计算得到的加工点P_i的机床运动坐标(x_i y_i z_i α_i β_i)和计算所得的驻留时间τ_i，对待加工光学元件的光学表面进行数控修形加工。