[發明專利]一種點云交變磁流變拋光裝置及方法

有效

• 申請號: 202110873692.0
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113561035B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 陽志強;劉衛國;彌謙;郭忠達;李宏;楊利紅;鞏蕾;王利國;惠迎雪
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: B24B29/02
• 分類號: B24B29/02;B24B1/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 肖莎

本發明公開了一種點云交變磁流變拋光裝置及方法，包括：工裝，平面光學元件，柔性拋光模，柔性拋光模的底端可移動設置在非導磁材料支撐板上，柔性拋光模的頂部與平面光學元件的底面接觸；電磁鐵磁場源，電磁鐵磁場源包括多個陣列設置的電磁鐵，多個電磁鐵固定在非導磁材料支撐板的底面，相鄰兩個電磁鐵通過銅線串接；本發明采用電磁鐵作為勵磁源用于驅動柔性拋光模的運動，柔性拋光模受到電磁鐵磁場吸引力，就會順著電磁鐵產生磁場的順序快速移動，進而柔性拋光模與平面光學元件表面具有了相對運動，形成剪切力，達到塑性去除平面光學元件的目的。

技術領域

本發明涉及磁流變拋光技術領域，具體涉及一種點云交變磁流變拋光裝置及方法。

背景技術

在當前國家急需研究的前沿技術領域，第三代半導體材料已成為具有國家戰略意義的核心技術，大尺寸、高質量的第三代半導體材料襯底的超光滑拋光技術是其關鍵技術之一。超光滑、無亞表面損傷的第三代半導體材料襯底制造技術已經成為第三代半導體中的共性瓶頸技術問題，急需解決。

磁流變拋光技術是將電磁學和流體動力學理論相結合并應用于光學加工的一種技術，其拋光工具利用磁流變體的特殊特性，不會產生表面破壞，能從根本上解決以往拋光方法中存在的問題，滿足現代科學與技術的發展對半導體材料襯底的發展要求。

磁流變拋光技術已經可以加工出超光滑表面的平面光學元件，包括第三代半導體材料，但其可加工的平面光學元件的尺寸較小。現有的磁流變拋光技術大多是“點”狀拋光，去除效率可達每分鐘數百nm量級，且能制造出超光滑表面的工件。用于大口徑平面光學元件加工，這種由點及面的加工方式，雖然磁流變拋光具備高效的去除效率，但要輔助于輔助的多維運動和駐留時間的協同控制，實現大面積拋光工藝復雜且效率低下。也有集群磁流變拋光技術，如專利CN202010618758.7，CN201710628330.9，CN202011530282.8可用于加工大尺寸的平面光學元件，但就要制作大尺寸的永磁鐵研磨盤，然而提高平面光學元件加工加工效率需要提高研磨盤的旋轉速度，在滿足設備的運動結構穩定性的要求下，對設備制造要求極其苛刻，成本代價也非常高。

因此，如何提供一種點云交變磁流變拋光裝置及方法，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于以上問題，本發明提供一種點云交變磁流變拋光裝置及方法，包括形成柔性拋光模的永磁鐵磁場源和驅動柔性拋光模運動的電磁鐵磁場源，布置多個柔性拋光模，實現云狀分布且同時進行拋光。

為了實現上述技術效果，本發明采用的技術方案是：

一種點云交變磁流變拋光裝置，包括：

工裝，所述工裝為圓盤狀，其中心連接有轉軸；

平面光學元件，所述平面光學元件與所述工裝同軸心設置，且連接在所述工裝的底面；

柔性拋光模，所述柔性拋光模的底端可移動設置在非導磁材料支撐板上，所述柔性拋光模的頂部與所述平面光學元件的底面接觸；

電磁鐵磁場源，所述電磁鐵磁場源包括多個陣列設置的電磁鐵，多個所述電磁鐵固定在所述非導磁材料支撐板的底面，相鄰兩個所述電磁鐵通過銅線串接。

進一步的，電磁鐵包括電磁鐵磁芯和銅線圈，所述銅線圈采用纏繞的方式安裝在電磁鐵磁芯上，銅線圈兩端預留一節銅線進行串接。

進一步的，非導磁材料支撐板的材質為陶瓷、玻璃、金屬鋁、金屬銅等材料。

進一步的，所述柔性拋光模包括第一永磁鐵、第二永磁鐵、導磁塊和被磁化的磁流變拋光液，所述第一永磁鐵與所述第二永磁鐵通過磁力吸引連接在所述導磁塊上，所述第一永磁鐵與所述第二永磁鐵的頂部連接有磁流變拋光液。

一種點云交變磁流變拋光方法，包括以下步驟：