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《真空自勵研磨拋光工藝的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、第9卷第3期光學精密工程Vol.9,No.32001年6月OPTICSANDPRECISIONENGINEERINGJun.,2001文章編號1004924X(2001)03023804真空自勵研磨拋光工藝的研究1122張忠玉,王權(quán)陡,周軍,周德儉(1.中國科學院長春光學精密機械與物理研究所應用光學國家重點實驗室,吉林長春130022;2.駐二二八廠軍代表室,吉林長春130012)摘要:詳細地闡述了真空自勵研磨拋光盤的工作方式、基本原理,并在對120120mm厚徑比小于1/60的超
2、薄鏡面實際加工中,成功解決了磨頭自身重力對工件變形的影響,降低了元件在加工中支撐要求,有效地解決了超薄元件的數(shù)控加工難題。關鍵詞:真空自勵拋光盤;超薄鏡;拋光;數(shù)字控制中圖分類號:TQ171.684文獻標識碼:AZ(x,y)=kP(x,y)V(x,y)(1)1引言其中:Z(x,y)為磨頭與工件接觸區(qū)域中某點(x,y)空間光學系統(tǒng)中,元件的超薄化、高度輕量化單位時間內(nèi)的材料去除量;以及離軸設計,已得到了光學工作者的特別重視。P(x,y)為磨頭與工件間的相對正壓力(既加工如何利用新工藝新技術(shù)解決這些元件的加工
3、問力);題,是我們所面臨的新挑戰(zhàn)。V(x,y)為磨頭與工件間的相對運動速度;國際上空間光學發(fā)達的國家,如美國、俄羅斯k為與加工過程有關的比例常數(shù)(溫度、磨頭材料等早在80年代,就開展了這方面的研究工作,曾等)成功的解決了2.4m哈勃太空望遠鏡和10m拋物我們假設磨頭的工作函數(shù)(去除函數(shù))是單位鏡面的數(shù)控加工,目前正著手于下一代太空間望工作時間內(nèi)工件和磨頭相互作用區(qū)域內(nèi)材料平均遠鏡NGST中6m超薄鏡面的研制工作,已取得初去除量的分布函數(shù),用R(x,y)表示,則有:T步的進展。長春光機所在數(shù)控加工技術(shù)的基礎1R(x,y)=Z(
4、x,y)dt=T0上,開展了對超薄元件的研磨拋光工具及工藝技T術(shù)的研究,并將氣體潤滑和流體力學原理,引入光1kP(x,y)V(x,y)dt(2)T0學加工,成功的克服了超薄鏡面在加工中的傳統(tǒng)T為加工周期。再假設D(x,y)為磨頭的駐留時磨頭自身重力對工件表面的施力和印痕作間函數(shù),它表示磨頭中心在點(x,y)處的停留時用,有效地提高了元件的加工精度。間。這樣,如果磨頭在工件表面上移動并且在表面各區(qū)域停留相應的時間,然后將每一區(qū)域材料2真空自勵研磨拋光的基本原理的去除量進行疊加即可確定整個工件表面的材料去除量的分布函
5、數(shù)E(x,y),即:2.1計算機控制表面拋光(CCOP)的基本原理光學表面的精細研磨和拋光受多種因素影E(x,y)=R(x,y)D(x-)(y-)ddpath響,定量控制比較困難。在1927年由Preston首先(3)提出了磨頭工作的基本原理模型:收稿日期:20001221;修訂日期:20010212基金項目:國家自然科學基金資助項目(69778027)3期張忠玉,等:真空自勵研磨拋光工藝的研究239式(3)表明在CCOP加工過程中,材料的去
6、除量等磨頭拋光是利用正壓供液泵,提供的正壓力溶液于小磨頭的工作函數(shù)R(x,y)與其停留時間函數(shù)通過小孔的節(jié)流作用,在工作室與工件表面形成D(x,y)沿其運動路徑的卷積:正壓區(qū),并產(chǎn)生向上的浮力Pi,再由中心節(jié)流孔E(x,y)=R(x,y)**D(x,y)通過負壓泵的吸附力作用,在工作室與工件表面**表示兩維卷積(4)形成負壓區(qū),產(chǎn)生向下的吸附力Pj,那么,自勵磨這是實現(xiàn)CCOP加工過程基本的原理模型頭的工作力即拋光力P為:2.2真空自勵研磨拋光的原理P=Pj-nPi(5)2.2.1真空自勵研磨拋光的工作方式其中:n為多個供液
7、孔數(shù);Pi,Pj的大小可由流體力學理論,得到準確的定量計算,并通過調(diào)整工作泵的各自壓力,滿足磨頭拋光所需的合適工作力P,同時由往復運動機構(gòu)提供磨頭運動的速度V,從而實現(xiàn)元件的表面去除。其工作狀態(tài)原理如圖3所示,不同的工具結(jié)構(gòu)如圖4所示:Fig.1Principleoffinegrindingandpolishing本裝置依托于FSGJ-1非球面數(shù)控加工中心,自勵磨頭的工作方式示意圖如圖1,其中數(shù)控加工中心提供了工件的兩維運動,一是X方向的移動,二是繞回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動,滿足加工過程中磨頭能覆蓋整個工作表面,同時控制磨頭在拋光表
8、Fig.3Principleoflapinworkingprocessing面每一點的停留時間。另一往復運動機構(gòu)驅(qū)動自勵磨頭,在一定幅度下沿X軸方向的往復運動,實現(xiàn)磨頭對表面的快速去除。實際的自勵磨頭研磨拋光裝置如圖2:Fig.4Threedifferentstructu
