[发明专利]一种非球面工件夹持方法

说明书

本发明提供了一种非球面工件夹持方法。该方法中，基板具有与非球面工件的非球面相适配的非球面凹陷，非球面工件通过液体膜吸附在基板的非球面凹陷处；限位片固定在基板上，具有与基板上的非球面凹陷对应的槽口，用于限制非球面工件沿基板表面滑动。本发明的夹持方法不仅具有操作方便、成本低、研磨/抛光质量高的特点，还使得工件能够承受更大的加工压力，从而获得更高的加工效率，可以用于厚度为2mm以下的非球面工件的研磨/抛光加工。

技术领域

本发明涉及精密与超精密加工技术领域，特别涉及一种非球面工件夹持方法。

背景技术

近年来，非球面零件由于其本身的多段面或曲面特性，在某些产业中的应用越来越广泛，如相机镜头、天文望远镜等方面，需求量也越来越大。非球面零件的表面质量会对其性能产生重大影响，例如对光学非球面零件，其表面质量对光的折射角、反射角有重大影响，因此，通常需要对其进行研磨/抛光加工。目前，对非球面零件的夹持方式主要通过真空吸附，真空吸附方式具有吸附力大，吸附的辅助时间少等优点，但真空吸附需要配合专用的真空泵；利用真空吸附加工完成后工件上的残余应力释放，会对工件的加工精度造成不可控的影响，对于薄片型的非球面零件，真空吸附还会造成加工后零件产生表面翘曲、变形等情况。

研磨/抛光压力的增大可以提高材料去除率，从而提高加工效率。但是，工件所能承受的压力存在上限值(称为压力上限)，超过该值，工件非常容易因应力集中发生碎片或变形。可见，工件的加工压力上限的提高可以带来抛光效率的提升。

随着市场发展及成本控制的要求，很多产业要求工件的厚度越薄越好。但是，工件厚度减小会导致其强度的降低，其所能承受的加工压力上限也随之大幅降低，导致研磨/抛光效率非常低且更容易发生变形或碎片。因此，目前的难题在于提高薄片工件的研磨/抛光压力上限，实现高效加工。

发明内容

本发明提供了一种非球面工件夹持方法，该夹持方法不仅具有操作方便、成本低、研磨/抛光质量高的特点，还使得工件能够承受更大的加工压力，从而获得更高的加工效率，可以用于厚度为2mm以下的非球面工件的研磨/抛光加工。

本发明的技术方案：一种非球面工件夹持方法，基板具有与非球面工件的非球面相适配的非球面凹陷，非球面工件通过液体膜吸附在基板的非球面凹陷处；限位片固定在基板上，具有与基板上的非球面凹陷对应的槽口，用于限制非球面工件沿基板表面滑动。

与现有技术相比，本发明采用液体膜吸附加限位片限位的方式夹持非球面工件，相比现有的真空吸附夹持方法，操作方便、成本低，加工完成后，无残余应力释放，加工精度更高，而且避免了工件因真空吸附导致的变形；此外，研究表明，用本发明的夹持方法夹持非球面工件时，工件所承受的压力上限也更大，能够获得更高的研抛效率，大幅提高了薄型工件的抛光效率，特别适合厚度低于2mm的薄片型非球面工件的研磨/抛光加工。

前述的非球面工件夹持方法中，所述基板上的非球面凹陷的形状精度不得低于非球面工件上的非球面的面型精度。由于工件被吸附在基板表面，在工件承受压力时，工件会在一定程度上产生变形，此时，非球面工件的非球面与基板凹陷部分进行贴合，其贴合的紧密度决定了工件的变形程度。研究表明，基板凹陷处的形状精度不低于非球面工件上的非球面的面形精度时，可以有效降低工件被吸附后的变形程度，保证加工质量。

前述的非球面工件夹持方法中，所述限位片与所述基板表面的高度差不得大于所述工件与所述基板表面的高度差。此时，能有效保证平面工件承担绝大部分的抛光压力，获得较高的加工效率。进一步，所述限位片与所述基板表面的高度差为所述非球面工件与所述基板表面的高度差的60～90％；此时，工件较不容易脱离限位片的限制，从而提高了本发明夹持方法的可靠性。再进一步，所述限位片与所述基板表面的高度差为所述工件与所述基板表面的高度差的80％。