[发明专利]一种基于快速抛光技术的材料去除率控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料去除率控制系统，尤其是涉及一种基于快速抛光技术的材料去除率控制系统。

背景技术

随着抛光技术的不断发展和数控机床应用的不断扩大，如何提高工件抛光加工效率，如何控制其材料去除率，成为抛光技术应用上的关键问题。

目前，由于很多超精密加工技术没有公开，抛光的三大要素：抛光液、抛光垫和抛光机的发展严重制约了超精密加工水平的提高。近年来，我国科研工作者已开始机械化学抛光技术的研究(参见文献：1、王胜利，袁育杰，刘玉岭，铜CMP中工艺参数对抛光速率的影响[J].润滑与密封，2006，7：113-115；2、王亮亮，路新春，潘国顺，等，硅片化学机械抛光中表面形貌问题的研究[J].润滑与密封，2006，2：66-69；3、W.T.Tseng and Y.L.Wang，Re-examination of pressure and speed dependence of removal rate during chemical mechanicalpolishing processes[J].J.Electrochem.Soc.1997，144：L15-L17)。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的光学元件抛光加工效率低、难以控制材料去除率的缺点，提供一种基于快速抛光技术的材料去除率控制系统。

本发明设有工控机系统、数控系统(CNC)、伺服系统、数控抛光机床和材料去除率检测系统。

工控机系统输出端与数控系统输入端连接，通过USB接口将数控加工程序输入数控系统，数控系统输出端与伺服系统输入端连接，伺服系统输出端与数控抛光机床的电机连接，电机驱动3个加工轴：工件旋转轴、工件横移轴和抛光盘旋转轴联动，对工件进行加工，数控抛光机床加工后的工件输出并送入材料去除率检测系统进行材料去除率检测，检测后的工件如不符合要求，则进行补偿加工，使得实际材料去除率同预想的材料去除率相对误差不超过2％。

所述材料去除率检测系统设有空调恒温系统、激光干涉仪和千分尺。工件加工完毕之后，送入空调恒温系统放置，以消除工件表面应力，而后利用Techo激光干涉仪和千分尺测量实际加工后工件材料去除率。

所述工控机系统内设有加工软件处理模块，包括原始加工模块和补偿加工模块等，其中，原始加工模块设有压强计算模块、相对速度计算模块、数控程序生成模块和材料去除率补偿模块等。输入预想加工所需要的材料去除率，采用压强计算模块计算出对工件施加的压强，从而给出所需设定的加工参数A，即Z1轴下降高度；采用相对速度计算模块计算出工件相对抛光盘的速度，从而给出所需设定的加工参数B，即工件转速ω1和抛光转速ω2。数控程序生成模块根据加工参数A和加工参数B，生成数控加工程序。工控机系统输出端与数控系统输入端相连接，通过USB接口将数控加工程序输入数控系统。

所述对工件进行加工，数控抛光机床加工后的工件输出并送入材料去除率检测系统进行材料去除率检测，检测后的工件如不符合要求，则进行补偿加工，是将加工后所得的工件材料去除率输入工控机系统的补偿加工模块，补偿加工模块包括材料去除率补偿模块和数控程序生成模块，采用材料去除率补偿模块比较实际加工后所得的工件材料去除率和预想加工所需要的材料去除率，给出补偿加工所需的补偿加工参数和补偿加工参数，生成补偿后的加工数控程序，工件进行补偿加工，使补偿加工后的材料去除率和预想的材料去除率相对误差不超过2％。

由于本发明的工控机系统输出端通过USB接口将数控加工程序输入数控系统，数控系统输出端与伺服系统输入端连接，伺服系统输出端与数控抛光机床的电机连接，电机驱动3个加工轴：工件旋转轴、工件横移轴和抛光盘旋转轴联动，对工件进行加工，将加工后所得的工件材料去除率输入工控机系统的补偿加工模块，补偿加工模块包括材料去除率补偿模块和数控程序生成模块，采用材料去除率补偿模块比较实际加工后所得的工件材料去除率和预想加工所需要的材料去除率，给出补偿加工所需的补偿加工参数和补偿加工参数，生成补偿后的加工数控程序，工件进行补偿加工，使补偿加工后的材料去除率和预想的材料去除率相对误差不超过2％。

本发明克服了现有的光学元件抛光加工效率低、难以控制材料去除率等缺点，能有效地提高加工效率，精确地控制材料去除率，材料去除率可达5～10um/h，是传统初抛的8～10倍。而且经过补偿加工后，补偿加工后的材料去除率同预想的材料去除率相对误差不超过2％。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成框图。