[发明专利]球面光学元件加工用固结磨料研磨抛光垫

说明书

技术领域

本发明涉及一种精加工工具，尤其是一种光学元件加工用的固结磨料研磨抛光垫，具体地说是一种球面光学元件加工用固结磨料研磨抛光垫。

背景技术

球面光学元件广泛应用于光学显微系统、医用内窥镜系统等领域，需求量大且日益增加。随着成像精度要求的提高，球面光学元件的表面质量要求也越来越高，而球面光学元件主要采用超精密研磨抛光作为其加工手段。研磨抛光加工技术水平制约着我国硬盘、光学、半导体等与我国国民经济运行安全和国防安全密切相关的技术发展。加工球面光学元件需要使用球面研磨抛光垫，研磨抛光垫是研磨抛光加工最重要的工具之一，其决定器件最终的加工质量、加工效率及加工成本。

目前球面光学元件研磨抛光加工中使用的研磨抛光垫主要是铸铁盘、沥青盘和聚氨酯，采用游离磨料研磨抛光。传统的游离磨料研磨抛光液由磨粒、pH调节剂、氧化剂等组份构成。然而，游离磨料研磨抛光存在一些系统固有的缺点：磨盘转速快时，磨料产生飞溅，造成磨料的浪费和加工效率的低下；废液处理成本高；磨料在抛光盘上是随机分布的，其分布密度不均，造成研磨切削量的不均，工件面形精度难以控制。同时，铸铁盘较硬，磨料悬浮在研磨盘和工件之间，易损伤工件，铸铁盘也容易磨损需定时修整；沥青盘较软，加工过程易变形，要不断的修整以保证被抛光工件的面形，没有自修整能力；聚氨酯研磨抛光垫有一定的硬度，但被抛光工件在压力的作用下易陷入抛光垫，工件易塌边、影响工件的面形精度，同时，磨料颗粒易陷入抛光垫的孔中，影响加工的继续进行，所以，每隔一段时间抛光垫需要修整。

游离磨料研磨抛光球面光学元件，加工主要依赖于手工抛光或传统单轴机抛光，抛光不确定因素多，游离磨料研磨抛光垫磨损严重，需要定时修整，材料去除不均匀，重复性差；抛光垫的修整依靠加工者多年的研究和丰富的经验，材料去除不均匀，加工效率低，重复性差。工艺复杂，每一工序对加工辅料及加工参数的要求不一样；复杂的工艺不断装卸工件易损伤工件表面，同时工艺和夹具的变换，均需要清洗，清洗困难；大量抛光液的使用，加工成本高。

发明内容

本发明的目的是针对现有的球面光学元件研磨抛光大多采用游离研磨抛光液进行加工存在的污染严重，加工成本高、加工效率低的问题，提出的一种球面光学元件加工用固结磨料研磨抛光垫。

本发明的技术方案是：

一种球面光学元件加工用固结磨料研磨抛光垫，其特征是磨料和热固性树脂均匀混合，固化后形成球面固结磨料研磨抛光垫，它们的质量百分比为磨料∶树脂＝5％～50％∶50％～95％。

一般地，所述的磨料为金刚石、氧化硅、氧化铈、氧化铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆中的一种或几种组合。

所述的磨料粒度为50纳米～100微米。

所述的热固性树脂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚丁二烯树脂中的一种或几种组合。

所述的球面为凸球面或凹球面。

所述的球面为直径3.5～1000毫米，曲率半径为2.5毫米～∞。

本发明的有益效果：

本发明的球面光学元件用固结磨料研磨抛光垫可广泛应用于半导体、玻璃、光学晶体、陶瓷等球面元件的研磨抛光加工，加工效率高，加工后的表面损伤小、表面质量高，加工成本低。

本发明的磨料固结在抛光垫上，磨料利用率高；同时，也大大减少了后处理工作量与成本，减少了抛光废液及清洗过程中大量有害化学物品对环境的污染，是绿色加工技术。而游离磨料研磨抛光过程中，磨料利用率极，加工效率不高，磨料随机分布，分布密度不均，造成工件研磨切削量不均，工件面形难以控制；抛光废液及清洗过程中大量有害化学物品污染环境，后处理复杂与成本高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：本实施例的抛光垫是磨料和热固性树脂均匀混合，固化后形成球面固结磨料研磨抛光垫，它们的质量百分比为磨料∶树脂＝5％∶95％。

所述的磨料为金刚石；粒度为50纳米。

所述的热固性树脂为不饱和聚酯树脂。

所述的球面为凸球面；球面为直径3.5毫米，曲率半径为2.5。

实施例2：本实施例的抛光垫是磨料和热固性树脂均匀混合，固化后形成球面固结磨料研磨抛光垫，它们的质量百分比为磨料∶树脂＝30％∶70％。

所述的磨料为碳化硅；磨料粒度为50微米。

所述的热固性树脂为酚醛树脂。

所述的球面为凹球面；球面为直径500毫米，曲率半径为5毫米。