[发明专利]参数可调式大口径平面光学元件抛光夹具装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光夹具装置，尤其是涉及一种参数可调式大口径平面光学元件抛光夹具装置。

背景技术

目前，如何使高精度大口径光学元件特别是大口径平面元件实现高效批量化加工，是摆在光学制造领域的一个重要课题。大口径平面光学元件在经过粗磨、细磨或者精密磨削阶段后，要求经过抛光，以提高元件表面面型精度、降低表面粗糙度和亚表面缺陷。目前，光学元件抛光技术的发展已经取得了长足的进步，但是对于大口径平面光学元件，特别是尺寸不小于430mm×430mm的大口径平面光学元件来说进展不大，传统环形抛光加工大口径平面光学元件，元件和抛光垫接触区压强的不可控性和不确定性严重制约了元件的加工质量和加工效率。(参见文献：1、朱海波，“大口径平面元件的数控抛光技术研究，”[D].工学硕士学位论文，四川大学，2005；2、J.Luo and D.A.Dornfeld，“Material removal mechanism in chemical mechanical polishing：theory and modeling，”[J].IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing，Vol.14，No，2，pp.112-123，2001)。

发明内容

本发明的目的在于针对传统环形抛光加工大口径平面光学元件，元件和抛光垫接触区压强的不可控性和不确定性、加工效率低等缺点，提供一种结构简单且实用的参数可调式大口径平面光学元件抛光夹具装置。

本发明设有质量块、夹具平板、上液压活塞装置、下液压活塞装置、液压输油与回油装置、压力传感器、伺服放大器和工控机；质量块套入夹具平板上表面中心轴，上液压活塞装置和下液压活塞装置通过隔离板隔开，上液压活塞装置通过吸附基膜吸附在夹具平板下表面，下液压活塞装置通过吸附基膜吸附在工件上表面，上液压活塞装置和下液压活塞装置均设有液压缸、液压油、活塞、推杆、密封圈、弹簧、输油孔和回油孔，推杆下端通过弹簧与活塞相连，推杆上端连结吸附基模的基体，输油孔和回油孔与液压输油与回油装置的输油孔和回油孔连接，上液压活塞装置和下液压活塞装置的输油孔用于液压油的输入，上液压活塞装置和下液压活塞装置的回油孔用于液压油的回流；液压输油与回油装置提供双向液压活塞装置的输油与回油；通过调整液压输油与回油装置的油压，将液压油输入到上液压活塞装置和下液压活塞装置，在上液压活塞装置和下液压活塞装置中，液压油的液压变化推动活塞移动，弹簧伸缩，调整施加在元件表面上的压强；传感器埋入抛光垫内，传感器压力信号通过伺服放大器后输入到数据采集卡，数据采集卡安装在工控机上。

所述吸附基模由基体和薄膜组成。

本发明具有以下突出特点：

1.变不可控的影响因素为可控。本发明克服了环形抛光加工大口径平面光学元件压强不可控的缺点，通过双向液压活塞装置液压油产生的液压推动活塞、推杆、弹簧，可以在元件上不同部位施加不同的压强参数。根据Preston公式：MRR＝k×p×v，其中MRR为元件材料去除率，p为元件上某点的压强，v为元件相对抛光盘的速度。当光学元件精磨结束之后，元件表面高低不平。进入抛光阶段，可在元件表面高的地方施加大的压强，在元件表面低的地方施加小的压强，这样就可以抛光加工出面型很好的元件。

2.材料去除率高。本发明克服了环形抛光加工大口径平面光学元件效率低的缺点，采用增加外部施加压强的方法调高材料去除率。根据Preston公式：MRR＝k×p×v，其中MRR为元件材料去除率，p为元件上某点的压强，v为元件相对抛光盘的速度。只要外界在元件表面总体上施加的压强参数大，材料去除率也就大。因此可以通过增加质量块的方法增加外界施加压强。

3.控制的范围大而且细。本发明中的双向液压活塞装置可选择性安装，可以元件表面面型的加工需要在不同位置安装双向液压活塞装置。而且双向液压活塞装置的吸附薄膜可更换，可根据加工需要和吸附在元件上的面积需要更换吸附薄膜的尺寸。

4.抛光精度高。本发明设计的夹具并不改变抛光区域的柔性抛光性质，在抛光过程中不会产生亚表面破坏层，并可获得纳米级的表面粗糙度。

5.加工稳定性高。本发明采用液压控制系统，可平衡夹具平板和质量块的重力，保证了加工中的动态平衡，并可在元件不同部位施加不同的压强。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的上液压活塞装置和下液压活塞装置结构组成示意图。

图3为本发明实施例的液压输油与回油装置结构组成示意图。