[發(fā)明專利]一種熔石英強(qiáng)激光光學(xué)元件超精密加工方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011043621.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112157486A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴一帆;彭小強(qiáng);胡皓;關(guān)朝亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B1/00
• 分類號(hào): B24B1/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發(fā)明涉及強(qiáng)激光光學(xué)元件加工技術(shù)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)加工周期長(zhǎng)、效率低、加工精度不確定的問(wèn)題，提供一種“超精密磨削→磁流變快速拋光→酸洗”為核心的熔石英強(qiáng)激光光學(xué)元件短流程低損傷高精度的超精密加工方法，實(shí)施步驟包括：對(duì)熔石英元件進(jìn)行超精密磨削；對(duì)超精密磨削后的熔石英元件進(jìn)行磁流變拋光修形；對(duì)磁流變快速拋光后的熔石英元件進(jìn)行動(dòng)態(tài)酸蝕刻，清洗并烘干；終檢，完成對(duì)熔石英強(qiáng)激光光學(xué)元件的檢驗(yàn)。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、加工周期短，保證熔石英強(qiáng)激光元件表面精度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了元件表面/亞表面低損傷，具有優(yōu)良的抗激光損傷性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及強(qiáng)激光光學(xué)元件加工技術(shù)，具體涉及一種熔石英強(qiáng)激光光學(xué)元件超精密加工方法，實(shí)現(xiàn)熔石英元件短流程低損傷加工。

背景技術(shù)

強(qiáng)激光光學(xué)元件一般是指需要經(jīng)受高能或高功率激光輻照的光學(xué)元件，具有高精度和高抗輻照損傷的特性。受高功率激光裝置應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)激光光學(xué)元件的超精密加工需求在不斷增加。熔石英是高功率激光裝置中應(yīng)用最普遍的光學(xué)材料，具有化學(xué)性能穩(wěn)定、透光性好、耐高溫、耐輻射和抗激光損傷能力強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于制備透鏡、窗口和屏蔽片等強(qiáng)激光光學(xué)元件。隨著強(qiáng)激光光學(xué)元件制造水平的不斷發(fā)展，對(duì)石英玻璃的表面/亞表面質(zhì)量要求也越來(lái)越高。

石英玻璃的硬度高、脆性大，屬于典型的硬脆難加工材料。目前，熔石英強(qiáng)激光光學(xué)元件的典型加工流程遵循“磨削→研磨→拋光→酸洗”的工藝路線。然而，由于加工工藝過(guò)程的工序多，需要反復(fù)安裝加工工具或者工件，不僅增加了成形加工的輔助時(shí)間，而且?guī)?lái)了較大的安裝誤差，大大降低了加工效率和制造精度。例如，傳統(tǒng)的磨削難以控制加工的缺陷深度，光學(xué)元件表面成形精度低。研磨存在工人技術(shù)依賴性強(qiáng)、元件亞表面機(jī)械破碎缺陷多等問(wèn)題。而在拋光中，拋光盤(pán)不可預(yù)測(cè)磨損、不可知匹配，拋光液成分濃度的變化以及拋光環(huán)境對(duì)表面完整性破壞的可能性較大，也表現(xiàn)出周期長(zhǎng)、效率低、加工精度不確定以及加工結(jié)果不可預(yù)測(cè)的特點(diǎn)。不僅如此，研拋過(guò)程中反復(fù)交替的加工與檢測(cè)工藝過(guò)程也會(huì)增加工件的加工周期。傳統(tǒng)加工工藝難以滿足強(qiáng)光光學(xué)元件制造的使用需求，因此需要通過(guò)改進(jìn)各個(gè)工藝階段，進(jìn)一步合理優(yōu)化強(qiáng)激光光學(xué)元件加工工藝路線。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)加工周期長(zhǎng)、效率低、加工精度不確定的問(wèn)題，提供一種“超精密磨削→磁流變快速拋光→酸洗”為核心的熔石英強(qiáng)激光光學(xué)元件短流程低損傷高精度的超精密加工方法，本發(fā)明為能滿足熔石英強(qiáng)激光光學(xué)元件的高效高精度加工，引入超精密磨削和磁流變快速拋光兩種新技術(shù)，省去研磨工序有效縮短元件加工周期，提高加工效率，在去除表面/亞表面破碎性缺陷的同時(shí)，能獲得高精度的元件表面面形和表面粗糙度，具有工藝流程簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種“超精密磨削→磁流變拋光修形→酸洗”為核心的熔石英強(qiáng)激光光學(xué)元件短流程低損傷高精度的超精密加工方法：

一種熔石英強(qiáng)激光光學(xué)元件超精密加工方法，實(shí)施步驟包括：

1)對(duì)熔石英元件進(jìn)行超精密磨削；

2)對(duì)超精密磨削后的熔石英元件進(jìn)行磁流變拋光修形；

3)對(duì)磁流變快速拋光后的熔石英元件進(jìn)行動(dòng)態(tài)酸蝕刻，清洗并烘干；

4)對(duì)熔石英元件進(jìn)行檢驗(yàn)。

可選地，步驟1)中對(duì)熔石英元件進(jìn)行超精密磨削時(shí)，采用工件自旋轉(zhuǎn)磨削方式。

可選地，步驟1)中對(duì)熔石英元件進(jìn)行超精密磨削的步驟包括：首先采用500#樹(shù)脂基金剛石砂輪磨削進(jìn)行多次磨削使得整個(gè)熔石英元件表面得到充分磨削；然后采用2000#樹(shù)脂基金剛石砂輪磨削進(jìn)行多次磨削，以實(shí)現(xiàn)指定的去除量。