[發明專利]一種光學元件超光滑表面的拋光裝置及拋光方法

在審

• 申請號: 201810898314.6
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109015393A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 彌謙;李宏;郭忠達;潘永強;秦琳
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: B24C1/08
• 分類號: B24C1/08;B24C3/04;B24C5/00;B24C9/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及光學元件超光滑表面拋光技術領域，具體涉及一種光學元件超光滑表面的拋光裝置及拋光方法。來克服現有技術存在的拋光效率低，需高精度數控機床控制，以及大面積去除出現波度誤差的情況。本拋光裝置為軸對稱結構，包括管道和中間供液的磨頭，磨頭下端的拋光面為平面，沿圓心在拋光面上等間距設置有數個環狀溝槽，環狀溝槽分布于拋光面的外圓處；管道將拋光液輸送到磨頭中心,拋光液為牛頓流體，在壓力的作用下拋光液從磨頭中心向四周流動，在磨頭的拋光面與工件之間形成液膜將磨頭與工件隔離開，磨頭漂浮在工件表面上，流體流經拋光區域，在拋光面的凹槽處形成渦流，斜入射到工件表面，對工件表面產生剪切力，實現材料的去除。

技術領域：

本發明涉及光學元件超光滑表面拋光技術領域，具體涉及一種光學元件超光滑表面的拋光裝置及拋光方法。

背景技術：

近年來光學元件在航空航天、國防軍工、核能工業、天文探測、光電工業等領域應用越來越廣泛，特別是在短波紫外光和強激光中應用的光學元件，對光學元件的面型和粗糙度都有很高的要求，如粗糙度指標從傳統的光學元件十幾個納米發展到1個納米以下，也就是光學元件的超光滑表面加工。

目前光學元件超光滑表面加工技術主要采用的方法有：浴法拋光、超精密氣囊拋光、磁流變拋光、離子束拋光、磨料射流拋光等技術，都已經獲得了亞納米精度的光學元件光滑表面，但是它們都存在一定的局限性。

浴法拋光中拋光液浸沒拋光盤和工件的接觸面，拋光盤繞自身旋轉的同時保持水平擺動，保證被拋光件上的每一點與拋光盤上每一點隨機接觸，以使工件材料被均勻去除。浴法拋光加工效率低，并且在加工過程中不斷要保持拋光液的均勻性，對工藝過程要求十分嚴格。

磨料射流拋光技術是利用混有磨料的射流液體束沖擊在光學零件表面實現，拋光加工過程中射流與工件接觸為點或者小面積接觸，加工區域小，效率低，如果要實現大面積加工，需要借助高精度的數控機床去控制噴嘴或工件的移動來實現，并且在移動過程中容易形成表面面型的加工紋路，產生波度誤差。

發明內容：

本發明要提供一種光學元件超光滑表面拋光裝置及拋光方法，來克服現有技術存在的拋光效率低，需高精度數控機床控制，以及大面積去除出現波度誤差的情況。

為解決現有技術存在的問題，本發明的技術方案是：一種光學元件超光滑表面的拋光裝置，為軸對稱結構，包括管道和中間供液的磨頭，所述磨頭下端的拋光面為平面，沿圓心在拋光面上等間距設置有數個環狀溝槽，環狀溝槽的截面為圓弧型，所述環狀溝槽分布于拋光面的外圓處。

一種光學元件超光滑表面的拋光裝置的拋光方法，所述管道將拋光液輸送到磨頭中心,所述拋光液為牛頓流體，在壓力的作用下拋光液從磨頭中心向四周流動，在磨頭的拋光面與工件之間形成液膜將磨頭與工件隔離開，磨頭漂浮在工件表面上，流體流經拋光區域，在拋光面的凹槽處形成渦流，斜入射到工件表面，對工件表面產生剪切力，實現材料的去除。

上述磨頭重力控制在20kg～60kg之間。

與現有技術相比，本發明的優點是：

1、相對于射流拋光等類似拋光技術的單點拋光，液浮拋光技術可以實現大面積的材料去除效果，大大提高了加工效率。

2、因為主體是液體本身具有柔軟性，磨粒對工件表面去除加工是柔性加工非剛性磨削，所以不會產生亞表層損傷，可以加工出很低粗糙度的工件。

3、由于采用的是液浮方法，磨頭浮在液體上面，磨頭不直接接觸工件表面，磨頭采用萬向節結構施加壓力或采用配重，磨頭表面會因液浮原理自動同工件表面保持平行，避免了剛性控制要求很高的定位精度，并且對磨頭表面的面型要求不高，這種加工方法對工藝加工過程不嚴苛，對設備控制和磨頭的加工精度要求低，整體設備成本低。

附圖說明：

圖1浴法拋光工作原理圖；