[發明專利]一種光學透鏡非接觸拋光方法及裝置

有效

• 申請號: 202210099558.4
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114473718B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 吳迪富;孫玉娟;單國云;陶國祥;薛海燕;蔡燕華
• 申請（專利權）人: 江蘇宇迪光學股份有限公司
• 主分類號: B24B13/00
• 分類號: B24B13/00;B24B13/005;B24B57/02;B24B49/16;C09G1/02
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 苗青;王海波

本發明提供一種光學透鏡非接觸拋光方法及裝置，屬于超精密加工領域。通過一種特制磨具實現拋光液的內部供給并設置磨具和透鏡相距指定的間隙。隨著磨具的旋轉帶動具有剪切增稠效應的拋光液轉動，磨具與透鏡產生相對運動從而導致其間的拋光液發生剪切增稠效應。由于工件表面拋光液的黏度隨著磨具的旋轉發生急劇變化，其粘度隨著剪切速率的增加而增大并表現出固體特性，其與工件表面接觸位置會形成一個“柔彈性磨具”從而有效帶動磨粒，增加磨粒對工件表面的微切削作用，實現工件表面微觀凸峰的去除。該方法利用非牛頓流體的剪切增稠效應，可以實現對透鏡表面的全口徑非接觸拋光，無表面損傷，拋光效率高。

技術領域

本發明屬于精密/超精密加工領域，涉及一種光學透鏡非接觸拋光方法及裝置。

背景技術

透鏡是由透明物質(如玻璃、水晶等)制成的一種光學元件，通過影響光的波前曲率，能將光線聚合或分散的器件。廣泛應用于安防、車戴、數碼相機、激光、光學儀器等各個領域。由包括熔石英，氟化鈣，氟化鎂，硅，鍺，硒化鋅等材料制成的各種波段的平凸透鏡，雙凸透鏡，平凹透鏡，雙凹透鏡。同時對于尺寸小、集成度高的微陣列透鏡，面形、尺寸和表面質量決定了其最終應用性能，通常要求其表面質量達到納米級，面形精度達微米級。對于特殊性能要求的元件甚至要求達到納米級粗糙度和亞微米面形精度且無表面劃痕、麻點破邊等缺陷。為了滿足質量要求，準球心拋光被廣泛用于光學透鏡的加工。傳統的接觸式拋光被廣泛用于非球面的拋光，但會在拋光表面引入拋光痕跡和磨粒嵌入，同時傳統透鏡準球心拋光過程中拋光液難以均勻分布在磨具表面，尤其難以進入透鏡中心位置，造成中心位置供液不充分，影響其表面質量和面形精度，因此中心供液懸浮拋光和非接觸拋光-剪切增稠拋光可以一定程度上解決曲面光學元件的表面光整加工中。

中國專利CN201280058226.6公開了一種光學透鏡的拋光設備，該設備基于準球心拋光原理，通過特定定位裝置和軸線旋轉裝置以使得透鏡可以在相應球面移動，實現透鏡球面均勻拋光。但拋光方式屬于接觸式拋光，拋光后表面易出現劃痕和麻點等缺陷。中國專利?CN202010438339.5公開了一種中心供液行星拋光裝置，該裝置通過設置公轉單元和自轉單元完成拋光頭的平面行星運動，中心供液裝置向拋光頭中供給拋光液完成平面元件的子口徑拋光。該拋光裝置復雜且只適用于平面工件表面處理，并不適用于透鏡表面加工。中國專利?202010492399.5公開了一種適用于剪切增稠拋光的拋光頭及拋光方法。該發明可以實現剪切增稠的定點局部加工并且實現壓力可控。但是裝置搭建困難，面形控制能力差，批量加工難以實現。中國專利CN202011504672.8公開了一種CCOS剪切增稠拋光方法。該方法具有對低、中、高精度的工件表面修形能力。但是該方法不適用透鏡曲面加工，并且拋光工具實現軌跡移動困難。

目前，光學透鏡拋光方法中，使用接觸式拋光方法拋光球面，柱面等簡單的曲面時，表面易出現劃痕、麻點等問題，且透鏡面形不易控制。非接觸式拋光方法拋光光學透鏡時，存在加工效率低、不易流水線生產等問題。目前對于透鏡非接觸拋光沒有高效可行的拋光方案，因此，亟待提出一種可實現透鏡表面非接觸拋光方法及裝置。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明提出了一種高效率、高精度、無損傷的光學透鏡非接觸拋光方法及裝置。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種光學透鏡非接觸拋光裝置，所述的拋光裝置包括供液接頭1、變徑接頭2、拋光液槽3、下磨具4、透鏡5、萬向接頭連桿6、萬向接頭7、透鏡夾具8、密封O型圈9、磨具供液盤10、軟管11、泵12、快插接頭13。

所述拋光液槽3中部設有用于穿過磨具供液盤10垂直部分的通孔，一側底部設有用于與軟管11連通的通孔，拋光液槽3用于收集剪切增稠液體。

所述的變徑接頭2用于連接底部供液接頭1和頂部磨具供液盤10，變徑接頭2外圈與帶輪過盈配合，通過帶輪帶動磨具供液盤旋轉。