[发明专利]光学玻璃平面超精密研抛方法及设备

说明书

本发明涉及一种超精密加工光学玻璃平面玻璃的研抛方法以及专用设备。用本方法对直径φ100mm光学玻璃经3小时的超精密加工可达到λ/20以上平面度的光学平面。

随着科学技术的发展，起精密光学平面得到越来越多的应用。例如，用来在测量中提供平面基准的高精度平面—光学平晶。在激光核聚变研究中用于做大功率激光反射的高精度光学平面，以及在电子工业中无加工变质层的非金属半导体平面等等。

光学玻璃平面的加工精度一般与试件直径有关，在满足同一平面精度条件下，试件直径越大，加工难度越大，用现有方法加工直径100毫米的光学镜面，平面精度很难达到λ/20以上。

本发明目的在于公开一种平面精度达到λ/20以上的光学玻璃平面超精密研抛方法，同时还公开一种专用于上述方法的设备。

本发明所述方法是由以下步骤组成：

(1).在精密研抛机上由纯度为99.9％金属锡制作成圆环形研磨盘，研磨盘圆环宽度大于被加工试件直径，固定试件的夹具通过万向联轴节与转轴连接；

(2).用双面胶带将试件粘贴于夹具上；

(3).使用安装在研磨机上的切削装置，车削平研磨盘，再按被加工试件直径的80～95％为宽度将研磨盘切削为凸起圆环，形成研磨盘的作业面；

(4).注研磨液，以淹没研磨盘表面为限。研磨液是一种公称直径为70A的SiO2超级微粉末与纯净水的悬浮液。

(5).研磨盘和试件以其各自的轴为中心转动，试件只进行回转而无一般光学平面研磨中的摇摆运动，调整研磨盘转速在60rpm以上。

(6).连续研磨试件，直到试件平面度达到标称精度为止。

本发明用于上述方法的专用设备，是一种研磨机的研磨盘。

一种专用研磨盘，是一个固定于研磨机转台上的周边带有外沿的环形圆盘，研磨盘作业面是一层纯度为99％以上的金属锡。研磨盘的圆环宽度大于被加工试件直径，研磨盘与试件研磨作业面为一略有凸起高度的环形带，环形带的宽度为试件直径的80～95％。环形带作业面上，可以均布有多个等间隔环形槽。

附图1为用于本发明方法的设备图；

附图2为锡研磨盘结构图；

附图3为研磨液研磨中两种状态示意图；

附图4平面研磨盘形状与工件位置关系示意图；

附图5修正后研磨盘测试记录；

附图6平面研磨盘研磨8小时后平面度测试图；

附图7平面研磨盘摩损情况记录图；

附图8为本发明研磨盘形状与试件关系示意图；

附图9为平面研磨盘与平面度关系测试图；

附图10为研磨带宽是试件与平面度关系测试图；

附图11为研磨带宽是试件与平面度关系测试图；

附图12为研磨带宽是试件与平面度关系测试图。

实施例：

使用的装置如图1所示，图2为研磨盘，外径460mm，内径120mm，由纯度为99.9％的锡(Sn)制成，研磨盘的表面由装设在研磨机上的切削装置，根据实验条件加工成图2所示形状的螺旋沟槽。试件为直径φ100mm，厚30mm的BK-7光学玻璃。用双面胶带将其粘接在试件夹具4上，夹具通过万向联轴节联接于轴2上。在研磨中，试件只进行回转运动而无一般光学平面研磨中的摇摆运动。研磨盘和试件的转动可以无级变速，从而改变二者相对运动速度。5为研磨液。它是用公称直径70A的SiO₂超微粉末混合于蒸溜水中的悬浮液体。研磨盘外罩中的研磨液，由于研磨盘转动离心力，将使液体向周边运动，如图3所示，在研磨盘中研磨液以淹没研磨盘表面为限，在低速时，呈A状态，随着转速提高将变成B状态。研磨盘的转数在60rpm以上为宜。玻璃试件在夹具上固定，采用双面胶固定，这样可消除热及力所造成试件装卸过程引起平面误差。