大型超精密非球面金型の機上3D計測法の開発

大型超精密非球面模具在机3D测量方法开发

基本信息

批准号：
21760104
负责人：
曹国輝
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Chubu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

硬X線望遠鏡ASTRO-H用反射鏡の製作には、直径120mmから450mmまでの数多くの非球面金型が必要であり、その形状精度は±50nm以下が要求され、表面粗さは0.3nmrms以下の面が要求される。その非球面金型にPt/C多層膜を成膜し、その外に軽量基板を接着し、金型と多層膜の間で離型することにより反射鏡を製作する。精密な非球面反射鏡を製作するには、先ず超精密な大型非球面金型が必要であるが、非球面外周面の3D形状を5nm単位で測定できる装置は存在しない。また、超精密ダイヤモンド切削だけではなく、超精密ポリシングが必要である。加工後に金型形状を測定し、再加工するには3D形状計測は加工機上で行なうことが鉄則となる。そのために、次世代の硬X線望遠鏡用大型非球面金型を加工後に超精密非球面加工装置上で超精密3D形状計測する方法の開発を行なう。1.零膨張係数の平面原器の平面度誤差を解析し、その解析結果をもとに超精密加工機のY軸とZ軸の真直度を測定して、精密な補正をした。2.大型超精密非球面機上3D測定システムを構築した。3.前述の1および2を実施した上で、直径300mm、高さ100mmの硬X線望遠鏡用円筒アルミニウム合金金型を超精密ダイヤモンド切削加工し、構築した3D測定システムで形状精度を測定した。市販3Dオフ・ラインの測定機の精度はよくないですので、測定システムの円筒測定に対する妥当性を検証することはできませんでした。4.直径300mm、高さ100mmの硬X線望遠鏡用非球面無電解ニッケル金型を超精密ダイヤモンド切削加工し、形状精度を構築した3D測定システムで測定した、精度は30nmできた。基本的な機上3D測定システムで誤差範囲の予測機能を実現した。

为了制造硬X射线望远镜Astro-H的反射器，需要许多直径为120 mm至450 mm的非球模型，并且需要模具的形状精度为±50 nm或更少，并且需要0.3 nmrms或更少的表面粗糙度。 PT/C多层膜是在非球体模具上形成的，轻巧的基板粘合到外部，并且通过在模具和多层膜之间释放来产生反射器。为了产生精确的非球形反射器，首先需要超精确的大型非球模霉菌，但是没有设备可以以5 nm的增量来测量非球面外表面外围外围的3D形状。除了切割超精确的钻石外，还需要超精确的抛光。黄金法则是在处理和重新制作模具后测量模具形状。 3D形状测量将在加工机上进行。为此，我们将开发一种方法，用于在处理大型非球面模具后用于下一代硬X射线望远镜后，在超精确的非球形加工设备上测量超精确的3D形状。 1。分析了具有零膨胀系数的行星元件的平面度误差，并根据分析结果测量了超压缩机器的Y和Z轴的直度，并进行了精确校正。 2。在非球设备上构建了一个大型的超精确3D测量系统。 3。执行上述1和2后，直径为300 mm的硬X射线望远镜的圆柱铝合金模具，使用构造3D测量系统测量了超精确的钻石切割和100 mm的高度。市售3D离线测量机的准确性不好，因此无法验证测量系统对圆柱测量的有效性。 4。使用3D测量系统测量，该系统使用超精确的钻石切割的硬X射线直径为300mm的硬X射线望远镜，高度为100mm，以创建形状的准确性，并在30nm时实现了精度。基本的板3D测量系统已实现了误差范围预测函数。