2008-9-研磨加工中光学材料亚表面损伤的表征方法_王卓-国防科技大学-磁流变抛光斑点技术

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1、第6卷第5期纳米技术与精密工程Vol.6No.52008年9月NanotechnologyandPrecisionEngineeringSep.2008研磨加工中光学材料亚表面损伤的表征方法王卓，吴宇列，戴一帆，李圣怡（国防科学技术大学机电工程与自动化学院，长沙410073）摘要：研磨加工过程中引入的亚表面损伤直接降低了光学零件的强度、长期稳定性、成像质量、镀膜质量和抗激光损伤阈值等重要性能指标，对其进行准确检测和全面表征是提高光学加工质量和加工效率的前提条件之一．为此，利用名义深度、最大深度和损伤密度沿深度

2、分布3个表征参数对亚表面损伤进行全面的表征，并建立了上述参数的理论预测模型；使用磁流变斜面抛光测试技术结合图像处理方法测量了K9玻璃在不同研磨条件下的亚表面损伤，对理论模型进行验证．研究表明：上述3个表征参数能够对研磨亚表面损伤进行全面、定量和准确的描述；建立的理论预测模型实现了亚表面损伤深度的准确预测；研磨亚表面损伤最大深度约为磨粒粒度的1/2，最大深度与名义深度的比值为1.21±0.05；亚表面损伤密度沿深度呈指数递减分布，并在距离表面约为名义深度的1/2时，下降趋势变缓．关键词：亚表面损伤；表征；光学材

3、料；研磨；磁流变抛光中图分类号：TG580.68文献标志码：A文章编号：1672-6030（2008）05-0349-07CharacterizationofSubsurfaceDamageofOpticalMaterialsinLappingProcessWANGZhuo，WUYu-lie，DAIYi-fan，LISheng-yi（CollegeofMechatronicEngineeringandAutomation，NationalUniversityofDefenceTechnology，Changs

4、ha410073,China）Abstract：Subsurfacedamage（SSD）producedinlappingprocessinfluencesstrength，secularstability，imagingquality，coatingquality，andlaser-induceddamagethresholdofopticalelements.InordertodescribetheSSDcomprehensively，threecharacterizationparameters，no

5、minaldepth，maximumdepthanddepthdistribution,wereproposed.Then，predictionmodelsofSSDdepthwereestablished，andSSDdepthofK9glasslappedbydifferentsizeabrasivegrainsweremeasuredbymagne-torheologicalfinishing（MRF）wedgetechniquecombinedwithimageprocessingtechnique，

6、inordertoverifythevalidityofthemodels.TheresultsshowthatSSDofopticalmaterialsinlappingprocesscanbecharacterizedcomprehensively，accuratelyandquantitativelybythethreecharacterizationparameters；SSDdepthcanbeaccuratelypredictedbythepredic-tionmodelsaccordingtol

7、appingparameters；maximumdepthofSSDisapproximatelyhalfoftheabrasivegrainsize，theratiobetweenmaximumandnominaldepthofSSDis1.21±0.05；and，depthdistributionofSSDfollowsanexponentialde-scendingtrend，moreover，thedescendingtrendisslowatthedepthofabouthalfofthenomin

8、aldepthunderthesurface.Keywords：subsurfacedamage；characterization；opticalmaterials；lapping；magnetorheologicalfinishing[2-4]研磨加工是衔接磨削和抛光过程的中间工序，研标．为了避免降低光学零件的最终质量，必须在抛磨加工材料去除效率高，能够快速去除磨削过程中引光过程中将研磨时引入的亚