[实用新型]一种基于动压效应的盘式抛光装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学加工领域，具体而言，涉及一种基于流体动压效应的抛光装置，特别涉及一种盘式面接触的高效光学元件加工装置。

背景技术

随着信息产业、国防事业以及武器装备等迅速发展，对所需材料的表面质量要求越来越高，特别是强激光系统、软X射线光学系统以及大规模和超大规模集成电路基片等对光学元件表面粗糙度的要求极为苛刻，微米级的加工精度以及纳米级的表面粗糙度均已是常见的生产需求。因此，找出一种高效的、可以加工出具有高表面完整性、极小变质层，且广泛适用于陶瓷、玻璃以及半导体等材料的抛光方法已经成为现代尖端制造业的重点研究方向。

光学抛光仍然是获得最低表面粗糙度的主要方法，早期的加工方法大多是依据塑性变形或破碎去除理论，所以空缺，断层、破碎和裂纹等缺陷存在于被加工工件表层，表面层的精度被塑性变形以及破碎去除的精度限制。而通过不同的能量作用和组合方式，加以精密控制，可以实现对传统加工方法的突破，于是出现了许多应用化学、磁学、流体力学和能量场原理加工得到超光滑表面的新方法。

动压抛光是应用流体力学原理的非接触式微细游离磨粒加工方法，其原理是通过游离磨粒的滑动、滚动和冲击作用切除极薄的材料层，用以提高工件表面粗糙度和工件的表面质量，相比于接触式加工，其最大的特点是加工表面质量好，具有极小的表面变质层，一般无需增加辅助装置，但其缺陷在于相同条件下，加工效率要低于接触式加工。

去除函数是抛光模在单位时间内在确定的抛光区域内的材料去除量，用于描述小工具抛光模在工作区域的去除特征。在工件表面上移动去除函数，将每一区域所去除的材料进行叠加，就可以得到工件表面各区的去除量，在数控抛光技术中，较理想的去除函数应是高斯型去除函数，拥有该去除函数的抛光工艺能够使面型快速收敛以提高加工效率。

目前开发的基于动压效应的非接触抛光方式主要有球状抛光头点接触式动压抛光法和柱状抛光头液流悬浮线接触式动压抛光法，两种方法由于抛光区形状限制，都未出现可以形成高斯型去除函数的介绍，虽然可以加工出表面质量较好的光学表面，但是加工效率没有保障。

综上所述，为了既保证表面加工质量，又不能大幅度降低加工效率，对于日益增长的超光滑光学表面加工需求而言，迫切需要一种能够实现高精度、高效率的抛光方法。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种基于动压效应的盘式抛光装置，解决现有技术中动压抛光方法在保证加工表面精度的前提下加工效率低问题。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种基于动压效应的盘式抛光装置，包括抛光头和粘接在抛光头上的抛光垫，所述抛光头下部为圆盘式结构与抛光垫一同形成抛光盘，盘底部带有动压槽，抛光盘为中间带孔的环形结构，抛光液由抛光盘中心孔通道喷出。所述抛光盘底部动压槽为直槽形式，槽个数为6个，沿圆周平均分布，抛光盘半径为20mm，槽深度为0.4mm，宽度为0.6mm。

一种基于动压效应的盘式抛光方法，采用上述抛光装置对工件进行加工，将含微细磨粒的抛光液加压之后，通过抛光盘的中心通道，射向工件表面，磨粒与工件发生碰撞，实现对工件表面的去除；其中，抛光盘底部带有动压槽，抛光液由抛光盘中心通道喷出，在抛光盘高速自转的带动下在抛光区内横向流动；抛光盘高速自转同时采用慢速公转运动进行加工或以某加工参考点为圆心且在一定长度范围的圆周上进行有限数量点加工。

所述慢速公转运动时，其公转半径与抛光盘半径长度比为0至1连续可控。因为当公转半径长度大于抛光盘半径长度，即公转半径与抛光盘半径长度比大于1时，抛光盘在一个公转周期内无法对中心点形成去除，也就无法形成中心去除量集中的高斯型去除函数。

所述以某加工参考点为圆心且在一定长度范围的圆周上进行有限数量点加工，该圆周半径的长度与抛光盘半径长度比为0至1连续可控。因为当该圆周半径长度大于抛光盘半径长度，即该圆周半径与抛光盘半径长度比大于1时，抛光盘在一个周期内无法对中心点形成去除，也就无法形成中心去除量集中的高斯型去除函数；加工点应绕参考点对称分布，绕参考点（即一个加工周期内的中心点）对称分布，可以提高周期去除函数的旋转对称性。

本实用新型的有益效果为：（1）本实用新型采用抛光环状盘式结构代替已有抛光球或抛光柱形式，用面接触式加工代替点接触式或线接触式加工，扩大定点加工下的抛光区面积以提高加工效率；

（2）采用抛光液由抛光盘中心流入的方式而非侧向喷射，能够使本实用新型提出的抛光方法的去除函数具有更好的旋转对称性，进而提高加工可控性；