[實用新型]一種流體動壓拋光裝置

有效

• 申請號: 201720324539.1
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN206632798U
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 鐘波;陳賢華;文中江;王健;許喬;謝瑞清;趙世杰;李潔
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: B24B13/00
• 分類號: B24B13/00;B24B41/02;B24B49/00;B24B57/02
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 吳開磊

技術領域

本實用新型涉及先進光學制造技術領域，具體而言，涉及一種流體動壓拋光裝置。

背景技術

精密光學元件利于獲得高品質光學特性和高質量圖像效果，在航空、航天、國防以及高科技民用領域應用越來越廣泛。現代光學系統對光學元件提出了更高的要求，如超高精度、無缺陷、無應力、超光滑等，這些要求對制造提出了更多的挑戰。傳統光學制造技術已經遠遠不能適應精密光學元件的廣泛需求，光學制造已開始向現代先進光學制造方向轉變。

針對精密光學元件的制造需求以及傳統光學制造技術的弊端，國內外重點發展基于計算機控制光學表面成形(CCOS,computer controlled optical surfacing)原理的各種特種加工技術，包括磁流變拋光技術(Magnetorheological Finishing，MRF)、離子束拋光技術(Ion Beam Figuring，IBF)、射流拋光技術(Fluid jet polishing,FJP)等。這些特種加工技術的共同特點如下：研磨拋光工具的“柔度”可以通過計算機的控制而改變，從而強化了工件曲率變化的適應能力，達到了保持去除函數的長期穩定性的目標，甚至可以方便地改變工具的“柔度”以適應不同需求的研拋過程，這一過程也可稱為柔性拋光過程。

柔性拋光的基本機理包括使用新型拋光工具以及智能材料柔性拋光頭。接觸柔性拋光(如2000年英國倫敦大學學院提出的氣囊拋光、20世紀90年代初美國羅徹斯特大學研究的磁流變拋光)未消除邊緣效應；且由于拋光頭尺寸的限制很難加工凹形高陡度非球面。針對柔性接觸拋光的局限性，1998年荷蘭Delft理工大學提出射流拋光方法，依靠動能磨粒流沖擊工件表面實現材料的塑性去除，屬于非接觸柔性拋光。射流拋光無邊緣效應；且射流束截面面積小，可加工高陡度深凹非球面。

針對極紫外光刻系統(Extreme ultraviolet lithography,EUVL)中使用的元件加工精度要求，依靠磨粒的機械去除作用很難實現其加工精度，需通過其他加工原理的非接觸超精密拋光進行表面修正。如采用連續的粒子流沖擊工件表面產生原子級結合(如1987年日本大阪大學提出的彈性發射加工)或離子濺射(如1988年美國新墨西哥大學完善的離子束加工)，以及采用化學方式(如1993年日本大阪大學提出的等離子體化學蒸發加工)實現工件表面材料的原子級去除。

不難看出，隨著光學元件應用范圍的拓展(如低能粒子束聚焦)以及應用精度的提高(如下一代光刻技術)，非球面元件表面質量要求趨向于原子級，要求表面完整，無亞表面損傷與晶格缺陷。

使用無接觸加工方式來實現原子級的高效無損傷材料去除成為當前特種加工技術的一個發展方向。但是，現有的無接觸式加工方法中，大多存在去除函數穩定性差、拋光工具與工件之間間隙難以控制的問題。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種流體動壓拋光裝置，以改善上述問題。

本實用新型較佳實施例提供一種流體動壓拋光裝置，該裝置包括：氣囊拋光工具；用于互相配合以控制所述氣囊拋光工具與待拋光工件間隙距離的精密測力臺與精密位移臺；用于在拋光時向所述氣囊拋光工具與待拋光工件之間供給拋光液的拋光液供給系統，以使所述拋光液在被控制轉動的氣囊拋光工具的帶動下在待拋光工件與氣囊拋光工具之間產生流體動壓；其中，所述精密測力臺位于所述精密位移臺之上，待拋光工件位于所述精密測力臺之上。

可選地，所述精密測力臺與精密位移臺互相配合以控制所述氣囊拋光工具與待拋光工件間隙距離的方式包括：所述精密測力臺測量所述氣囊拋光工具在轉動靠近所述待拋光工件的過程中，對所述待拋光工件的作用力是否達到預設壓力范圍；若對所述待拋光工件的作用力達到了所述預設壓力范圍，控制所述氣囊拋光工具停止轉動靠近，并調節所述精密位移臺使所述待拋光工件逐漸遠離所述氣囊拋光工具直至所述精密測力臺測量的壓力值首次為零。

可選地，所述氣囊拋光工具包括球形橡膠氣囊以及貼附于所述球形橡膠氣囊外表面的聚氨酯材質的拋光墊。

可選地，該裝置還包括用于對所述氣囊拋光工具進行修整以矯正存在的誤差因素的精密修整工具，其中，所述誤差因素包括所述球形橡膠氣囊的制造誤差、所述拋光墊的厚度誤差以及所述球形橡膠氣囊與拋光墊的粘貼誤差。

可選地，所述氣囊拋光工具在拋光時傾斜預設角度以使所述氣囊拋光工具的轉動軸線與待拋光工件加工點的法線形成所述預設角度的進動角。