[发明专利]一种光学玻璃表面成型方法

说明书

一种光学玻璃表面成型方法。其是利用中心供液小磨头抛光工具在同一台机床先进行三次研磨，然后进行一次粗抛光，最后进行一次清抛光。本发明提供的光学玻璃表面成型方法具有如下有益效果：能够在保证光学玻璃表面加工精度的前提下极大地降低表面成形时间以及操作的复杂度，具有极大经济效益。另外，整个研磨、抛光过程只需更换相应的抛光盘及抛光液，无需更换机床及夹具等，减少了频繁更换工具的时间，同时降低了装卡及更换机床带来的误差。整个工艺流程操作简便，效率高。

技术领域

本发明属于光学玻璃表面成形技术领域，具体涉及一种光学玻璃表面成型方法。

背景技术

随着光学领域、微电子学领域及其相关技术的迅速发展，对所需材料表面质量的要求也越来越高，而且其关键元器件的表面质量往往决定着整个系统的精度和性能，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。由此，对光学玻璃表面的快速成形以及表面质量都提出了更高的要求。

目前，大多数研究及加工工艺过程都将研磨和抛光分开考虑，两个分别属于超光滑表面加工的最后一步和倒数第二步，虽然存在紧密的衔接但所用的理论和加工机床完全不一样，这就给这两步加工之间的转换增加了难度。在实际的生产过程中，为了将表面质量不高的待加工工件加工为成品，往往要经历粗研磨、细研、精研、粗抛光以及精抛五个步骤，其中在研磨的不同阶段，又需要表面粒度不一样的磨盘以使工件表面达到相应的精度要求，且和抛光阶段使用不同的机床进行加工。这种更换磨盘及机器的表面成形方法使得加工效率很低，而且由于多次装卡工件或工具造成的定位基准改变等，使得最后的抛光阶段需要较大的去除深度以及较长的加工时间。

另外，传统的小磨头抛光工具主要包括软质小磨盘、实心杆、海棉夹层和软质抛光垫；其中实心杆的一端固定在软质小磨盘的上端面中心部位，另一端连接在磨床上；海棉夹层安装在软质小磨盘的下端面，而软质抛光垫则设置在海棉夹层的外表面上，并且软质抛光垫的外表面上设有十安槽；这种小磨头抛光工具是使用游离磨料的接触式加工方法对工件表面进行抛光，即以软质小磨盘作为抛光工具，在加工过程中该工具与工件间直接触并产生相对运动，由此带动工具与工件之间的游离磨料而对工件表面材料进行去除。

虽然传统小磨头抛光工具历史悠久，发展相对成熟，目前已经广泛应用于光学加工的研磨和粗抛阶段，但其缺点是面形控制能力容易受到磨料浓度、磨料种类、磨粒分布、磨头磨损等因素的影响：首先，传统小磨头抛光工具采用四周供液的方式，由于在高转速的加工条件下，工具自转产生离心力等因素，使得抛光液不易进入软质抛光垫的中心区域，致使磨粒分布不均匀，磨粒更新速度慢，且加工产生的热量不易散出，最终导致软质抛光垫的中心区域磨损速度过快，大大降低了软质抛光垫的使用寿命；其次，抛光过程中需要频繁更换软质抛光垫，降低了生产效率，提高了生产成本；最后，磨料分布不均和软质抛光垫磨损速度过快也会引起去除函数的不稳定。