[發明專利]一種平面光學元件磨削加工方法

在審

• 申請號: 201810433403.3
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108453568A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 李平;金灘;劉安民;陳思羽;吳遠志
• 申請（專利權）人: 湖南工學院
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B13/00;B24B13/01
• 代理公司: 衡陽雁城專利代理事務所(普通合伙) 43231
• 代理人: 龍騰;黃麗

1.一種平面光學元件磨削加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、采用由旋轉工作臺和杯形砂輪組成的進給磨削模式完成工件的粗磨、半精磨和精磨加工；磨削加工時，工件置于旋轉工作臺的中心，并采用真空吸盤吸附裝夾，砂輪旋轉中心相對旋轉工作臺的旋轉中心偏離一段距離，使得砂輪磨料層的邊緣正好經過工件表面的中心位置，磨削過程中，杯形砂輪和旋轉工作臺同時圍繞各自中心軸旋轉，杯形砂輪沿著砂輪旋轉中心并朝向工件表面方向進給；

步驟二、亞表面損傷檢測：

2-1、采用定向磨料液體射流在精磨后的平面光學元件表面制作觀測斜面，所述觀測斜面貫入平面光學元件的深度應當足以暴露亞表面裂紋；

2-2、用氫氟酸溶液蝕刻所述觀測斜面，使得所述平面光學元件沿觀測斜面方向的亞表面裂紋層充分暴露以便觀測；

2-3、借助輪廓儀的掃描功能測量所述觀測斜面的輪廓曲線，得出水平面與該觀測斜面之間的夾角值；

2-4、借助超景深光學顯微鏡的微動平臺和清晰成像功能獲取沿觀測斜面方向的亞表面裂紋分布情況，確定最終裂紋消失時微動平臺移動的總距離；

2-5、結合2-4中得到的最終裂紋消失時微動平臺移動的總距離和2-3中得出的水平面與該觀測斜面之間的夾角值計算亞表面裂紋深度值；

步驟三、對于檢測結果合格的平面光學元件，采用與精磨時相同的磨削工藝參數對其表面進行加工，以去除觀測斜面，使得該平面光學元件獲得與亞表面損傷檢測之前相同的表面和亞表面質量。

2.根據權利要求1所述的平面光學元件磨削加工方法，其特征在于，步驟一中，粗磨完成毛坯工件的指定材料去除量后對工件進行在位測量，測量工件的中心厚度、矢高值、中心尖端大小、磨削刀痕尺寸四個指標與參考標準之間的誤差；經測量，若工件符合粗磨加工精度要求，則可對其進行后續的半精磨加工；若工件不符合粗磨加工精度要求，則采用相同磨削工藝參數再次粗磨直至該工件符合粗磨加工精度要求。

3.根據權利要求1所述的平面光學元件磨削加工方法，其特征在于，步驟一中，半精磨完成工件的指定材料去除量后，對工件進行在位測量，測量工件的中心厚度、矢高值、中心尖端大小、磨削刀痕尺寸四個指標與參考標準之間的誤差；經測量，若工件符合半精磨加工精度要求，則可對其進行后續的精磨加工；若工件不符合半精磨加工精度要求，則采用相同磨削工藝參數再次半精磨直至該工件符合半精磨加工精度要求。

4.根據權利要求1所述的平面光學元件磨削加工方法，其特征在于，步驟一中，精磨完成工件的指定材料去除量后，對工件進行在位測量，測量工件的中心厚度、矢高值、中心尖端大小、磨削刀痕尺寸四個指標與參考標準之間的誤差；經測量，若工件符合精磨加工精度要求，則可對其進行后續的亞表面損傷檢測；若工件不符合精磨加工精度要求，則采用相同磨削工藝參數再次精磨直至該工件符合精磨加工精度要求。

5.根據權利要求1所述的平面光學元件磨削加工方法，其特征在于，測量所述觀測斜面輪廓曲線的過程包括：以所述觀測斜面的頂端和底端對應作為測量起始點和結束點，沿測量基準面測量所述觀測斜面的縱向輪廓形面，從而得出水平面與該觀測斜面之間的夾角值，前述測量基準面為觀測斜面中線所在平面。

6.根據權利要求5所述的平面光學元件磨削加工方法，其特征在于，獲取沿觀測斜面方向的亞表面裂紋分布情況的過程包括：從所述觀測斜面的頂端開始沿測量基準面觀測裂紋變化情況，并使用超景深光學顯微鏡的成像功能拍攝顯微照片，記錄每一個位置獲得的每一張裂紋顯微照片所對應的微動平臺的移動距離，并確定最終裂紋消失時微動平臺移動的總距離。

7.根據權利要求5所述的平面光學元件磨削加工方法，其特征在于，在所述平面光學元件精磨后，先采用定向磨料液體射流在其表面試制作觀測斜面，然后借助輪廓儀的掃描功能沿垂直于所述測量基準面的方向測量該試制作觀測斜面的橫向輪廓形面，根據所述測量基準面兩側的輪廓形面的對稱性和貫入深度一致性優化定向磨料液體射流加工參數，之后于步驟二2-1采用優化后的加工參數在精磨后的平面光學元件表面正式制作觀測斜面并進行后續步驟的操作。