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大口径光学元件超精密环抛技术研究

曹冲  
【摘要】:ICF驱动系统需要大量的大口径超精密平面光学元件,在此类元件的加工 中,环抛(Continuous Polishing)是一种非常重要的抛光技术,但目前它还存在 着一些问题:对操作者的经验依赖太强,加工效率不高,加工质量也不稳定。 根本原因是人们对抛光磨削的规律还认识不够,尤其是对工艺参数的影响,还 没有一个准确的认识。 本论文从理论和实验两个方面对环抛进行了研究。首先总结了环抛工艺中 的主要问题,调研了国外环抛加工技术的主要系统和特征,在此基础上进行了 材料去除量的理论分析和新工艺实验研究。 针对抛光盘抛光模与工件的机械磨削作用,我们根据Preston方程以及对工 件的相对运动分析,建立了反映磨削去除量的理论模型,并从理论上分析了工 件表面去除量的规律,即:转速比不等于l时,工件中心磨削量少,边缘磨削 量大;均匀磨削的条件是工件和抛光盘转速相等。 还引入了相对磨削量的概念来反映磨削的均匀程度:并从理论上分析了速 度(转速比)、偏心距、压强(均匀和不均匀两种情况)以及工件露边对磨削量 和相对磨削量的影响规律。 WP=3 对抛光沥青的力学性质作了初步分析,利用有限元方法,对抛光沥青、光 学元件进行了弹性状态假设下的受力分析。得到了工件、校正盘与抛光盘表面 之间的接触压力分布情况,这为实际加工中计算工件的磨削量和修盘时合理调 整校正盘的位置,都有很大的作用。 进行了主动轮抛光控制装置工艺实验研究,实验表明通过主动轮调整校正 盘转速有助于修盘(低圈改高圈时,主动轮加速,胶盘减速;高圈改低圈,相 反),主动轮装置能提高修盘效率,缩短修盘时间,并且节约人力。 进行了绝对磨削量实验,得到了工件经过每次抛光时的去除量的准确结果, 并计算得到了抛光比例常数k的取值范围,这反映了实际工艺的抛光能力。本 章的结果为抛光中对去除量以及抛光时间的把握提供了良好的依据,关于去除 量数据结果中的规律还有待于进一步的研究。 通过研究使我们对环抛加工中的规律有了进一步的认识,丰富了环抛中的 参数控制手段,已经在实际加工中取得了一些成效。但是,鉴于环抛过程中的. 影响因素和不稳定因素非常多,环抛研究还有待进一步的工作和大量的实验。


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