[發明專利]一種超精密研磨頭裝置

有效

• 申請號: 201610409178.0
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN105881196B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 王宇;曹勝;李財;潘小強
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: B24B37/11
• 分類號: B24B37/11;B24B37/34
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 韓燕燕,連圍

技術領域

本發明涉及超精密加工技術領域，尤其涉及一種超精密研磨頭裝置。

背景技術

微小非球面光學零件的口徑一般在數毫米到數十毫米范圍之內，是一種非常重要的光學零件。在軍用方面，激光制導系統、雷達測距系統、航空、航天望遠攝像系統、紅外熱成像工程等光電儀器的光學系統都廣泛的應用到各種光學材料微小口徑非球面鏡。而在民用方面更為廣泛，攝像鏡頭、紅外遠程監視鏡、錄像機鏡頭、激光視盤裝置、醫療診斷用的X光鏡頭、間接眼底鏡、內窺鏡、漸進鏡片、數碼相機、CCD攝像鏡頭等光電產品，這些都需要大量的微小口徑非球面光學零件，隨著光學工程、通訊工程、國防、航空航天、計量檢測、生物醫學，汽車產業等多領域的迅速發展，對超精密微小非球面光學零件的加工需求日益迫切，各種超精密非球面的加工技術正受到國內外企業與研究機構越來越多的重視。

隨著微小非球面光學零件市場的日益擴大，客戶對其制造精度的要求越來越高，如何同時獲得小型高性能的光學透鏡成為光學系統設計和制造的重點和難點。雖然各種非球面加工技術不斷的出現和發展，目前為止已經出現了多種超精密非球面加工技術，例如超精密車削、磨削技術、拋光技術，復制成型技術以及延伸一些特種加工技術等等，但是如何能高效率的獲得高精度的表面質量及形狀精度是目前制約微小口徑非球面光學零件應用的最大瓶頸，如何獲得高質量、高精度的非球面光學零件仍是各個國家和地區研究的熱點。特別以光學玻璃，碳化硅，碳化鎢，結晶硅等硬脆材料為代表的微小非球面光學元器件對光學加工技術提出了更為嚴格的要求。在硬脆材料的微小非球面透鏡及其模具的制造技術中，最為有效的高形狀精度和高表面質量創成的手段是采用微粉砂輪的超精密鏡面磨削。它能夠高效率地獲得亞微米級的形狀精度、納米級的表面粗糙度，但在高精度激光光學系統、短波光源光學系統中，光學非球面零件既要有納米級或者納米級以下的非常低的表面粗糙度，又要具有p-v100nm量級的高形狀精度，而且要求極低的亞表面損傷。受零件尺寸空間的限制，傳統的彈性拋光頭和手工拋光工藝受加工效率、產量以及精度穩定性的限制，除了難以保證均勻的表面粗糙度外，還或多或少的破壞前磨削工序所得到的形狀精度，很難應用于微小非球面的自動拋光，已經在被慢慢淘汰。特別是對于微小非球面、微小復雜曲面(如鼻錐體，圓柱體、自由曲面)體、高陡度的凹形光學零件及其模具等，傳統的研拋工具還會產生機械干涉難以拋光。隨著人們對亞納米級光滑表面形成機理認識的深入和超光滑加工以及檢測技術的發展,出現了各種應用化學、電磁學、流體力學和能量場原理加工超光滑表面的新加工方法，但是針對微小非球面透鏡和微細模具的加工制造，目前國內外都缺乏理想的高效率、高精度的自動拋光方法。譬如，計算機控制光學表面成形(CCOS)技術與應力拋光技術主要是針對大口徑非球面零件的加工，并且受其加工原理的影響，很難有效的控制復雜微小口徑非球面零件的形狀精度；傳統的MRF磁流變拋光技術可以實現大中口徑的非球面零件的加工，但由于受其拋光輪大小的限制，對于微小口徑特別是口徑10mm以下的零件很難實現磁流體的循環，從而存在一定的加工難度；至于ERF電流變液技術彈性發射加工技術、離子束拋光(簡稱IBF)技術、等離子體輔助拋光(PACE)技術等多種特種加工技術，雖然可以實現微小口徑非球面零件的加工，但受去除效率低下的限制，并且這些特種加工方法需要昂貴的加工成本，并不能廣泛的應用于工業生產。

2009年10月28日公開的申請號為200910043610.9的發明創造公開了一種磁流變斜軸拋光方法及裝置，該發明創造利用拋光工具頭外殼較小前端區域一部分有磁場，另一部分無磁場或弱磁場，便于磁流變液更新。然而，該發明創造用于微小非球面光學零件的拋光時，由于工作空間窄小，僅依靠易磁化體的形狀差異來更換磁流變體，還是容易出現磁流變體中的鐵基顆粒包圍拋光頭前端，鐵基顆粒中的磨料難以對工件形成有效的磨削作用。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足之處，克服了磁性流體難以有效更換的問題，提供一種超精密研磨頭裝置。

一種超精密研磨頭裝置，包括研磨頭和勵磁裝置，研磨頭與勵磁裝置連接，勵磁裝置帶動研磨頭轉動并將磁性傳遞給研磨頭；勵磁裝置內部設置有氣體通道，氣體通道與研磨頭相連通，氣體通道內的氣流經過研磨頭從研磨頭外表面噴出。