過程的加工效率和加工精度。
[0112] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施 例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于非線性建模的納米精度光學(xué)曲面離子束加工方法，其特征在于步驟包括： 1) 獲取待加工曲面光學(xué)零件的基本去除函數(shù)； 2) 在基本去除函數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)投影畸變、加工參數(shù)、待加工曲面光學(xué)零件在內(nèi)的工 藝條件進(jìn)行非線性建模構(gòu)造待加工曲面光學(xué)零件的動(dòng)態(tài)去除函數(shù)的非線性模型； 3) 根據(jù)所述動(dòng)態(tài)去除函數(shù)的非線性模型對離子束拋光加工的駐留時(shí)間進(jìn)行精確求 解； 4) 根據(jù)求解得到的駐留時(shí)間進(jìn)行離子束拋光加工。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非線性建模的納米精度光學(xué)曲面離子束加工方法，其特 征在于，所述步驟2)的詳細(xì)步驟包括： 2.1)在基本去除函數(shù)的基礎(chǔ)上，計(jì)算進(jìn)行離子束拋光加工的離子擴(kuò)散角γ ; 2. 2)利用離子濺射的分子動(dòng)力學(xué)仿真軟件獲得離子束拋光加工的入射離子能量沉積 的高斯分布參數(shù)，所述高斯分布參數(shù)包括能量沉積的平均深度Ρ，沿離子入射方向的能量 沉積寬度α、沿垂直于離子入射方向的能量沉積寬度β ; 2.3)對待加工曲面光學(xué)零件的面形誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化得到離散的面形誤差 E(xm，yn)，其中（xm，yn)為待加工點(diǎn)，設(shè)定離子束在各駐留點(diǎn)處對應(yīng)的革Ε距為恒定值Η ρ，計(jì)算 進(jìn)行離子束拋光加工時(shí)離子束駐留在任一點(diǎn)（X' i，太J時(shí)待加工點(diǎn)所對應(yīng)的入 射角θ ; 2. 4)判斷離子束拋光加工所采用的工藝，若采用的工藝為三軸離子束加工工藝，則跳 轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2. 5)，否則若采用的工藝為五軸離子束加工工藝，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2. 6); 2. 5)構(gòu)造式（1)所示待加工曲面光學(xué)零件的動(dòng)態(tài)去除函數(shù)的非線性模型；式⑴中，Rd(X，Y)為離子束在各駐留點(diǎn)i，太i)時(shí)的動(dòng)態(tài)去除函數(shù)，（X，Y)為工 件坐標(biāo)系中被加工點(diǎn)的坐標(biāo)，i，/ J為工件坐標(biāo)系中駐留點(diǎn)的坐標(biāo)，σ為去除函數(shù) 的束徑參數(shù)，VF為峰值去除函數(shù)； 2.6)構(gòu)造式（2)所示待加工曲面光學(xué)零件的動(dòng)態(tài)去除函數(shù)的非線性模型；式（2)中，Rd(X，Y)為離子束在各駐留點(diǎn)（X' i，太ρ時(shí)的動(dòng)態(tài)去除函數(shù)，（X，Y，Z)為工 件坐標(biāo)系中被加工點(diǎn)的坐標(biāo)，Z為待加工曲面光學(xué)零件的幾何曲面方程，（X' 1>y' ,，z' k) 為工件坐標(biāo)系中駐留點(diǎn)的坐標(biāo)；σ為待加工點(diǎn)處的去除函數(shù)束徑參數(shù)為駐留點(diǎn)Ρ處離子束入射方向的單位矢量；VFS峰值去 除函數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非線性建模的納米精度光學(xué)曲面離子束加工方法，其特 征在于，所述式（1)和式（2)中去除函數(shù)的束徑參數(shù)〇的計(jì)算表達(dá)式如式（3)所示；式（3)中，σ為待加工點(diǎn)處的去除函數(shù)束徑參數(shù)，σρ為駐留點(diǎn)P處對應(yīng)的去除函數(shù)參 數(shù)，Η為待加工點(diǎn)與駐留點(diǎn)處靶距的差值，γ為離子擴(kuò)散角。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于非線性建模的納米精度光學(xué)曲面離子束加工方法，其特 征在于，所述式（1)和式（2)中峰值去除函數(shù)VF的計(jì)算表達(dá)式如式（4)所示；式（4)中，VP為設(shè)定離子束在各駐留點(diǎn)處對應(yīng)的峰值去除速率，Θ為離子束駐留在任 一點(diǎn)（X' i，y' P時(shí)與各待加工點(diǎn)（xm，yn)對應(yīng)的入射角，P為高斯分布參數(shù)包括能量沉 積的平均深度，α為沿離子入射方向的能量沉積寬度，β為垂直于離子入射方向的能量沉 積寬度。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于非線性建模的納米精度光學(xué)曲面離子束加工方法，其特 征在于，所述待加工點(diǎn)處的去除函數(shù)束徑參數(shù)σ為待加工點(diǎn)處的去除函數(shù)束徑的六分之 一，所述駐留點(diǎn)Ρ處對應(yīng)的去除函數(shù)參數(shù)σ ρ為駐留點(diǎn)Ρ處對應(yīng)的去除函數(shù)束徑的六分之 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于非線性建模的納米精度光學(xué)曲面離子束加工方法，其特 征在于，所述步驟2. 1)的詳細(xì)步驟包括： 2. 1. 1)根據(jù)所述基本去除函數(shù)中各加工點(diǎn)處的去除函數(shù)束徑和靶距，采用式（5)所示 直線擬合方式進(jìn)行擬合得到擬合直線斜率Κ ; d = KH+b (5) 式（5)中，d為去除函數(shù)束徑，Η為靶距，b為常數(shù)； 2. 1. 2)根據(jù)式（6)所示函數(shù)表達(dá)式計(jì)算得到離子擴(kuò)散角γ ; γ = arctan (3K) (6) 式（6)中，γ為離子擴(kuò)散角，Κ為擬合直線斜率。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于非線性建模的納米精度光學(xué)曲面離子束加工方法，其特 征在于，所述步驟2. 3)中計(jì)算進(jìn)行離子束拋光加工時(shí)離子束駐留在任一點(diǎn)（X' 1>y',)時(shí) 待加工點(diǎn)（Xni，yn)所對應(yīng)的入射角Θ的函數(shù)表達(dá)式如式（7)所示；式（7)中，0(Xni，yn)為進(jìn)行離子束拋光加工時(shí)離子束駐留在任一點(diǎn)（X' i>y',)時(shí)待 加工點(diǎn)（xm，yn)所對應(yīng)的入射角，u為待加工曲面光學(xué)零件的曲面在待加工點(diǎn)（xm，y n)處的 外法線向量，v為離子束駐留在點(diǎn)（x< i，太時(shí)入射方向的矢量。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于非線性建模的納米精度光學(xué)曲面離子束加工方法，其特 征在于，所述步驟3)的詳細(xì)步驟是指將所述動(dòng)態(tài)去除函數(shù)的非線性模型代入式（8)所示離 散的卷積公式，對所述卷積公式進(jìn)行精確求解得到離子束拋光加工的駐留時(shí)間；式⑶中，E(xm，yn)為離散的待加工點(diǎn)（xm，yn)處的材料去除量，R d(xm-x< 為離子束駐留在駐留點(diǎn)（x' i，y' P時(shí)對待加工點(diǎn)（xm，yn)處的材料去除量，T(x' i，y'公 表示在駐留點(diǎn)（x' i，y')處的駐留時(shí)間，m= 1,2…M，n= 1,2…N，M為網(wǎng)格化得到的x 軸方向的待加工點(diǎn)數(shù)量，N為網(wǎng)格化得到的y軸方向的待加工點(diǎn)數(shù)量。9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任意一項(xiàng)所述的基于非線性建模的納米精度光學(xué)曲面離子束 加工方法，其特征在于，所述步驟1)的詳細(xì)步驟包括： 1. 1)取一與待加工曲面光學(xué)零件相同材料的平面樣件； 1. 2)使用波面干涉儀測量所述平面樣件的初始面形； 1. 3)在所述平面樣件上設(shè)定多個(gè)加工點(diǎn)#1、#2、……、#N，且各加工點(diǎn)處設(shè)置的靶距 Hi、H2、……、HN各不相同，其中N表示加工點(diǎn)的數(shù)量，使用離子束對平面樣件上設(shè)定的各加 工點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定加工時(shí)間的加工，加工時(shí)離子束垂直入射工件表面； 1. 4)使用波面干涉儀對所述平面樣件被加工后的面形進(jìn)行測量，對加工前后測量獲得 的面形作差便可以得到材料去除量，將各個(gè)加工點(diǎn)的材料去除量除以設(shè)定的加工時(shí)間分別 得到各加工點(diǎn)處對應(yīng)的去除函數(shù)Adx，y)、A2(x, y)、......、AN (x, y)，從而得到包含待加工曲 面光學(xué)零件各加工點(diǎn)處對應(yīng)的去除函數(shù)、靶距、去除函數(shù)束徑的基本去除函數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于非線性建模的納米精度光學(xué)曲面離子束加工方法，步驟包括：獲取待加工曲面光學(xué)零件的基本去除函數(shù)；在基本去除函數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)投影畸變、加工參數(shù)、待加工曲面光學(xué)零件在內(nèi)的工藝條件進(jìn)行非線性建模構(gòu)造待加工曲面光學(xué)零件的動(dòng)態(tài)去除函數(shù)的非線性模型；根據(jù)動(dòng)態(tài)去除函數(shù)的非線性模型對離子束拋光加工的駐留時(shí)間進(jìn)行精確求解；根據(jù)求解得到的駐留時(shí)間進(jìn)行離子束拋光加工。本發(fā)明能夠消除上述工藝條件對材料去除模型的影響、提升加工時(shí)所需駐留時(shí)間的求解精度、實(shí)現(xiàn)面形誤差的精確去除。
【IPC分類】B24B1/00, B24B13/00
【公開號(hào)】CN105328535
【申請?zhí)枴緾N201510632501
【發(fā)明人】廖文林, 戴一帆, 解旭輝, 周林, 徐明進(jìn), 鹿迎
【申請人】中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年9月29日