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《真空自励研磨抛光工艺的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第9卷第3期光学精密工程Vol.9,No.32001年6月OPTICSANDPRECISIONENGINEERINGJun.,2001文章编号1004924X(2001)03023804真空自励研磨抛光工艺的研究1122张忠玉,王权陡,周军,周德俭(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林长春130022;2.驻二二八厂军代表室,吉林长春130012)摘要:详细地阐述了真空自励研磨抛光盘的工作方式、基本原理,并在对120120mm厚径比小于1/60的超
2、薄镜面实际加工中,成功解决了磨头自身重力对工件变形的影响,降低了元件在加工中支撑要求,有效地解决了超薄元件的数控加工难题。关键词:真空自励抛光盘;超薄镜;抛光;数字控制中图分类号:TQ171.684文献标识码:AZ(x,y)=kP(x,y)V(x,y)(1)1引言其中:Z(x,y)为磨头与工件接触区域中某点(x,y)空间光学系统中,元件的超薄化、高度轻量化单位时间内的材料去除量;以及离轴设计,已得到了光学工作者的特别重视。P(x,y)为磨头与工件间的相对正压力(既加工如何利用新工艺新技术解决这些元件的加工
3、问力);题,是我们所面临的新挑战。V(x,y)为磨头与工件间的相对运动速度;国际上空间光学发达的国家,如美国、俄罗斯k为与加工过程有关的比例常数(温度、磨头材料等早在80年代,就开展了这方面的研究工作,曾等)成功的解决了2.4m哈勃太空望远镜和10m抛物我们假设磨头的工作函数(去除函数)是单位镜面的数控加工,目前正着手于下一代太空间望工作时间内工件和磨头相互作用区域内材料平均远镜NGST中6m超薄镜面的研制工作,已取得初去除量的分布函数,用R(x,y)表示,则有:T步的进展。长春光机所在数控加工技术的基础1R(x,y)=Z(
4、x,y)dt=T0上,开展了对超薄元件的研磨抛光工具及工艺技T术的研究,并将气体润滑和流体力学原理,引入光1kP(x,y)V(x,y)dt(2)T0学加工,成功的克服了超薄镜面在加工中的传统T为加工周期。再假设D(x,y)为磨头的驻留时磨头自身重力对工件表面的施力和印痕作间函数,它表示磨头中心在点(x,y)处的停留时用,有效地提高了元件的加工精度。间。这样,如果磨头在工件表面上移动并且在表面各区域停留相应的时间,然后将每一区域材料2真空自励研磨抛光的基本原理的去除量进行叠加即可确定整个工件表面的材料去除量的分布函
5、数E(x,y),即:2.1计算机控制表面抛光(CCOP)的基本原理光学表面的精细研磨和抛光受多种因素影E(x,y)=R(x,y)D(x-)(y-)ddpath响,定量控制比较困难。在1927年由Preston首先(3)提出了磨头工作的基本原理模型:收稿日期:20001221;修订日期:20010212基金项目:国家自然科学基金资助项目(69778027)3期张忠玉,等:真空自励研磨抛光工艺的研究239式(3)表明在CCOP加工过程中,材料的去
6、除量等磨头抛光是利用正压供液泵,提供的正压力溶液于小磨头的工作函数R(x,y)与其停留时间函数通过小孔的节流作用,在工作室与工件表面形成D(x,y)沿其运动路径的卷积:正压区,并产生向上的浮力Pi,再由中心节流孔E(x,y)=R(x,y)**D(x,y)通过负压泵的吸附力作用,在工作室与工件表面**表示两维卷积(4)形成负压区,产生向下的吸附力Pj,那么,自励磨这是实现CCOP加工过程基本的原理模型头的工作力即抛光力P为:2.2真空自励研磨抛光的原理P=Pj-nPi(5)2.2.1真空自励研磨抛光的工作方式其中:n为多个供液
7、孔数;Pi,Pj的大小可由流体力学理论,得到准确的定量计算,并通过调整工作泵的各自压力,满足磨头抛光所需的合适工作力P,同时由往复运动机构提供磨头运动的速度V,从而实现元件的表面去除。其工作状态原理如图3所示,不同的工具结构如图4所示:Fig.1Principleoffinegrindingandpolishing本装置依托于FSGJ-1非球面数控加工中心,自励磨头的工作方式示意图如图1,其中数控加工中心提供了工件的两维运动,一是X方向的移动,二是绕回转中心的转动,满足加工过程中磨头能覆盖整个工作表面,同时控制磨头在抛光表
8、Fig.3Principleoflapinworkingprocessing面每一点的停留时间。另一往复运动机构驱动自励磨头,在一定幅度下沿X轴方向的往复运动,实现磨头对表面的快速去除。实际的自励磨头研磨抛光装置如图2:Fig.4Threedifferentstructu
