[发明专利]一种超精密研磨头装置

说明书

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，尤其涉及一种超精密研磨头装置。

背景技术

微小非球面光学零件的口径一般在数毫米到数十毫米范围之内，是一种非常重要的光学零件。在军用方面，激光制导系统、雷达测距系统、航空、航天望远摄像系统、红外热成像工程等光电仪器的光学系统都广泛的应用到各种光学材料微小口径非球面镜。而在民用方面更为广泛，摄像镜头、红外远程监视镜、录像机镜头、激光视盘装置、医疗诊断用的X光镜头、间接眼底镜、内窥镜、渐进镜片、数码相机、CCD摄像镜头等光电产品，这些都需要大量的微小口径非球面光学零件，随着光学工程、通讯工程、国防、航空航天、计量检测、生物医学，汽车产业等多领域的迅速发展，对超精密微小非球面光学零件的加工需求日益迫切，各种超精密非球面的加工技术正受到国内外企业与研究机构越来越多的重视。

随着微小非球面光学零件市场的日益扩大，客户对其制造精度的要求越来越高，如何同时获得小型高性能的光学透镜成为光学系统设计和制造的重点和难点。虽然各种非球面加工技术不断的出现和发展，目前为止已经出现了多种超精密非球面加工技术，例如超精密车削、磨削技术、抛光技术，复制成型技术以及延伸一些特种加工技术等等，但是如何能高效率的获得高精度的表面质量及形状精度是目前制约微小口径非球面光学零件应用的最大瓶颈，如何获得高质量、高精度的非球面光学零件仍是各个国家和地区研究的热点。特别以光学玻璃，碳化硅，碳化钨，结晶硅等硬脆材料为代表的微小非球面光学元器件对光学加工技术提出了更为严格的要求。在硬脆材料的微小非球面透镜及其模具的制造技术中，最为有效的高形状精度和高表面质量创成的手段是采用微粉砂轮的超精密镜面磨削。它能够高效率地获得亚微米级的形状精度、纳米级的表面粗糙度，但在高精度激光光学系统、短波光源光学系统中，光学非球面零件既要有纳米级或者纳米级以下的非常低的表面粗糙度，又要具有p-v100nm量级的高形状精度，而且要求极低的亚表面损伤。受零件尺寸空间的限制，传统的弹性抛光头和手工抛光工艺受加工效率、产量以及精度稳定性的限制，除了难以保证均匀的表面粗糙度外，还或多或少的破坏前磨削工序所得到的形状精度，很难应用于微小非球面的自动抛光，已经在被慢慢淘汰。特别是对于微小非球面、微小复杂曲面(如鼻锥体，圆柱体、自由曲面)体、高陡度的凹形光学零件及其模具等，传统的研抛工具还会产生机械干涉难以抛光。随着人们对亚纳米级光滑表面形成机理认识的深入和超光滑加工以及检测技术的发展,出现了各种应用化学、电磁学、流体力学和能量场原理加工超光滑表面的新加工方法，但是针对微小非球面透镜和微细模具的加工制造，目前国内外都缺乏理想的高效率、高精度的自动抛光方法。譬如，计算机控制光学表面成形(CCOS)技术与应力抛光技术主要是针对大口径非球面零件的加工，并且受其加工原理的影响，很难有效的控制复杂微小口径非球面零件的形状精度；传统的MRF磁流变抛光技术可以实现大中口径的非球面零件的加工，但由于受其抛光轮大小的限制，对于微小口径特别是口径10mm以下的零件很难实现磁流体的循环，从而存在一定的加工难度；至于ERF电流变液技术弹性发射加工技术、离子束抛光(简称IBF)技术、等离子体辅助抛光(PACE)技术等多种特种加工技术，虽然可以实现微小口径非球面零件的加工，但受去除效率低下的限制，并且这些特种加工方法需要昂贵的加工成本，并不能广泛的应用于工业生产。

2009年10月28日公开的申请号为200910043610.9的发明创造公开了一种磁流变斜轴抛光方法及装置，该发明创造利用抛光工具头外壳较小前端区域一部分有磁场，另一部分无磁场或弱磁场，便于磁流变液更新。然而，该发明创造用于微小非球面光学零件的抛光时，由于工作空间窄小，仅依靠易磁化体的形状差异来更换磁流变体，还是容易出现磁流变体中的铁基颗粒包围抛光头前端，铁基颗粒中的磨料难以对工件形成有效的磨削作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，克服了磁性流体难以有效更换的问题，提供一种超精密研磨头装置。

一种超精密研磨头装置，包括研磨头和励磁装置，研磨头与励磁装置连接，励磁装置带动研磨头转动并将磁性传递给研磨头；励磁装置内部设置有气体通道，气体通道与研磨头相连通，气体通道内的气流经过研磨头从研磨头外表面喷出。