[發(fā)明專利]一種非球面工件夾持方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711154360.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108000356A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁巨龍;陳芝向
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州智谷精工有限公司
• 主分類號(hào): B24B41/06
• 分類號(hào): B24B41/06
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陳振華

本發(fā)明提供了一種非球面工件夾持方法。該方法中，基板具有與非球面工件的非球面相適配的非球面凹陷，非球面工件通過(guò)液體膜吸附在基板的非球面凹陷處；限位片固定在基板上，具有與基板上的非球面凹陷對(duì)應(yīng)的槽口，用于限制非球面工件沿基板表面滑動(dòng)。本發(fā)明的夾持方法不僅具有操作方便、成本低、研磨/拋光質(zhì)量高的特點(diǎn)，還使得工件能夠承受更大的加工壓力，從而獲得更高的加工效率，可以用于厚度為2mm以下的非球面工件的研磨/拋光加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密與超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種非球面工件夾持方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，非球面零件由于其本身的多段面或曲面特性，在某些產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如相機(jī)鏡頭、天文望遠(yuǎn)鏡等方面，需求量也越來(lái)越大。非球面零件的表面質(zhì)量會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生重大影響，例如對(duì)光學(xué)非球面零件，其表面質(zhì)量對(duì)光的折射角、反射角有重大影響，因此，通常需要對(duì)其進(jìn)行研磨/拋光加工。目前，對(duì)非球面零件的夾持方式主要通過(guò)真空吸附，真空吸附方式具有吸附力大，吸附的輔助時(shí)間少等優(yōu)點(diǎn)，但真空吸附需要配合專用的真空泵；利用真空吸附加工完成后工件上的殘余應(yīng)力釋放，會(huì)對(duì)工件的加工精度造成不可控的影響，對(duì)于薄片型的非球面零件，真空吸附還會(huì)造成加工后零件產(chǎn)生表面翹曲、變形等情況。

研磨/拋光壓力的增大可以提高材料去除率，從而提高加工效率。但是，工件所能承受的壓力存在上限值(稱為壓力上限)，超過(guò)該值，工件非常容易因應(yīng)力集中發(fā)生碎片或變形。可見(jiàn)，工件的加工壓力上限的提高可以帶來(lái)拋光效率的提升。

隨著市場(chǎng)發(fā)展及成本控制的要求，很多產(chǎn)業(yè)要求工件的厚度越薄越好。但是，工件厚度減小會(huì)導(dǎo)致其強(qiáng)度的降低，其所能承受的加工壓力上限也隨之大幅降低，導(dǎo)致研磨/拋光效率非常低且更容易發(fā)生變形或碎片。因此，目前的難題在于提高薄片工件的研磨/拋光壓力上限，實(shí)現(xiàn)高效加工。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種非球面工件夾持方法，該夾持方法不僅具有操作方便、成本低、研磨/拋光質(zhì)量高的特點(diǎn)，還使得工件能夠承受更大的加工壓力，從而獲得更高的加工效率，可以用于厚度為2mm以下的非球面工件的研磨/拋光加工。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種非球面工件夾持方法，基板具有與非球面工件的非球面相適配的非球面凹陷，非球面工件通過(guò)液體膜吸附在基板的非球面凹陷處；限位片固定在基板上，具有與基板上的非球面凹陷對(duì)應(yīng)的槽口，用于限制非球面工件沿基板表面滑動(dòng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用液體膜吸附加限位片限位的方式夾持非球面工件，相比現(xiàn)有的真空吸附夾持方法，操作方便、成本低，加工完成后，無(wú)殘余應(yīng)力釋放，加工精度更高，而且避免了工件因真空吸附導(dǎo)致的變形；此外，研究表明，用本發(fā)明的夾持方法夾持非球面工件時(shí)，工件所承受的壓力上限也更大，能夠獲得更高的研拋效率，大幅提高了薄型工件的拋光效率，特別適合厚度低于2mm的薄片型非球面工件的研磨/拋光加工。

前述的非球面工件夾持方法中，所述基板上的非球面凹陷的形狀精度不得低于非球面工件上的非球面的面型精度。由于工件被吸附在基板表面，在工件承受壓力時(shí)，工件會(huì)在一定程度上產(chǎn)生變形，此時(shí)，非球面工件的非球面與基板凹陷部分進(jìn)行貼合，其貼合的緊密度決定了工件的變形程度。研究表明，基板凹陷處的形狀精度不低于非球面工件上的非球面的面形精度時(shí)，可以有效降低工件被吸附后的變形程度，保證加工質(zhì)量。

前述的非球面工件夾持方法中，所述限位片與所述基板表面的高度差不得大于所述工件與所述基板表面的高度差。此時(shí)，能有效保證平面工件承擔(dān)絕大部分的拋光壓力，獲得較高的加工效率。進(jìn)一步，所述限位片與所述基板表面的高度差為所述非球面工件與所述基板表面的高度差的60～90％；此時(shí)，工件較不容易脫離限位片的限制，從而提高了本發(fā)明夾持方法的可靠性。再進(jìn)一步，所述限位片與所述基板表面的高度差為所述工件與所述基板表面的高度差的80％。