一种高面型高粗糙度的光学器件抛光方法与流程

1.本发明涉及光学器件加工技术领域，具体为一种高面型高粗糙度的光学器件抛光方法。


背景技术：

2.光学仪器是仪器仪表行业中非常重要的组成类别，是工农业生产、资源勘探、空间探索、科学实验、国防建设以及社会生活各个领域不可缺少的观察、测试、分析、控制、记录和传递的工具，随着社会的发展，各个领域对输出光功率和光斑质量的要求不断提升。
3.现有的对光学器件的抛光存在着加工不稳定，粗糙度和高面型精度不能兼具，抛光光学器件的步骤复杂，对工作人员的专业技能要求较高，工作效率低，加工周期长，生产成本较高。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的是提供一种高面型高粗糙度的光学器件抛光方法，以解决现有的对光学器件的抛光存在着加工不稳定，粗糙度和高面型精度不能兼具，抛光光学器件的步骤复杂，对工作人员的专业技能要求较高，工作效率低，加工周期长，生产成本较高的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种高面型高粗糙度的光学器件抛光方法,包括以下步骤：
6.步骤一：制作抛光盘基底
7.选择合适尺寸的凹形抛光盘基底材料，对基底内部表面进行打磨处理；
8.步骤二：制作稀土抛光盘
9.(1)将步骤一制得的基底清洗并干燥，得到洁净的基底；
10.(2)按质量份数配比稀土抛光盘各组分比例为：稀土抛光粉55；树脂19.95；硫酸镁25；固化剂和促进剂0.05，其中稀土抛光粉为本配方中的重要的组成部分，其组成百分比含量为含量为70％≤氧化铈≤99.99％；0.01％≤氧化镧≤30％；
11.(3)将配比好的各组分进行充分的混合；
12.(4)使用压制的工艺将混合均匀的组分压制在经过步骤二(1)后的基底内，压制后的抛光盘抛光部分需要高出基底3-4mm；
13.步骤三：抛光盘仿形加工
14.(1)选择金刚砂修整盘对步骤二制得的稀土抛光盘按照工件的外形进行打磨粗加工加工，保留0.1-0.3mm的精加工余量；
15.(2)选取加工完毕且尺寸达标的工件，使用金刚砂细磨修整盘，以仿形加工的方式对抛光盘进行打磨加工，加工后的抛光盘面型精度需要控制在1λ以内；
16.(3)对打磨完成后的抛光盘进行清洗并干燥，测定抛光盘面型数据；
17.步骤四：抛光盘磁流变精修
18.(1)根据步骤三(3)测得的数据选择合适的磁流变抛光液，将抛光盘放入磁流变池中，在20-25摄氏度的环境下抛光5-10分钟；
19.(2)对打抛光成后的抛光盘进行清洗并干燥，测定抛光盘面型数据，如数据不达标则重复步骤四(1)，直至抛光盘的面型精度达到1/4λ；
20.步骤五：光学器件抛光
21.(1)将经过精细打磨的光学器件进行清洗并干燥后固定在抛光台上；
22.(2)将抛光盘安装在抛光机上，根据光学器件的大小和形状选择合适的抛光转速，在20-25摄氏度的工作环境下，使用浓度为5-10％的抛光液冲刷抛光位置，对光学器件的抛光后，光学器件的表面光洁度不小于ra0.025，面型精度达到1/32λ，抛光过程中保持恒定的抛光液冲刷压力。
23.通过采用上述技术方案，使用经过配比的稀土制作稀土抛光盘，根据待加工零件通过仿形加工出较高面型精度的抛光盘，使用磁流变抛光方式对抛光盘抛光，提高抛光盘的表面光洁度，再使用制作好的抛光盘对工件进行抛光，稀土抛光盘大大提高了抛光效率，经过仿形加工后的抛光盘也可提高工件的面型精度，完成对工件的抛光且兼顾工件的面型精度，对抛光工作人员要求较低，工作效率高，生产经济效益好。
24.本发明进一步设置为，所述步骤一中的基底为铝合金材质、钛合金材质、不锈钢材质中的一种，且呈有均匀深度的碗状。
25.通过采用上述技术方案，呈碗状基底可压制较厚的抛光盘，以便对抛光盘进行仿形加工。
26.本发明进一步设置为，所述步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中出现的清洗并干燥的清洗方式可为蒸馏水喷洗、超声波清洗、煮洗等，干燥方式可为热风干燥、加热干燥等。
27.通过采用上述技术方案，各种清洗和干燥方式可适合不同尺寸和材质的多种光学器件。
28.本发明进一步设置为，所述步骤四中的磁流变抛光液的主要成分为羰基铁粉、fe3o4、钴粉、铁钴合金及镍锌合金、复合软磁性颗粒其中的一种或多种，混合在合成油、矿物油、水其中的一种内，并添加了油酸及油酸盐、环烷酸盐、磺酸盐、磷酸盐、硬脂酸及其盐、单油酸丙三醇、脂肪醇、二氧化硅中的一种或多种。
29.通过采用上述技术方案，使用经过配比的磁流变液可更好的对不同稀土配比成分压制成的抛光盘进行抛光，提高其面型精度。
30.本发明进一步设置为，所述步骤五中的精细打磨的光学器件留有的抛光余量为0.05-0.1mm。
31.通过采用上述技术方案，留有一定的加工余量可使抛光盘可正常的光学器件表面进行抛光，避免出现抛光后尺寸不合格的情况。
32.本发明进一步设置为，所述步骤五中对光学器件固定可采用夹持或吸持的方式，避免对光学器件抛光时产生震动。
33.通过采用上述技术方案，吸持或或者夹持的方式对光学器件可以起到快速固定的效果，避免抛光时产生震动使待抛光的光学器件产生损伤。
34.本发明进一步设置为，所述步骤五中的抛光液的冲刷压力为0.05mpa-0.1mpa。
35.通过采用上述技术方案，使用合适压力的抛光液对抛光位置进行冲刷，达到冲刷
目的的同时避免对抛光平面产生损伤。
36.本发明进一步设置为，所述步骤三的具体打磨步骤可为三道工序进行加工，第一道使用w28金刚砂进行，第二道使用w10金刚砂进行，第三道使用w5金刚砂进行。
37.通过采用上述技术方案，通过多级金刚砂进行分级打磨，避免抛光盘出现裂缝，保证了对抛光盘的抛光质量。
38.本发明进一步设置为，所述步骤五中抛光机的转速根据被打磨的光学器件尺寸和材质可为1000r/min-3000r/min。
39.通过采用上述技术方案，需要较高的转速保证光学器件可以被打磨的更加均匀，获得较高平整度的表面。
40.本发明进一步设置为，步骤二中的抛光盘各组分可在60-80摄氏度的环境下进行混合。
41.通过采用上述技术方案，在此温度下进行各组分的混合可提高混合效率，提高混合均匀度。
42.综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
43.本发明通过使用经过配比的稀土制作稀土抛光盘，根据待加工零件通过仿形加工出较高面型精度的抛光盘，使用磁流变抛光方式对抛光盘抛光，提高抛光盘的表面光洁度，再使用制作好的抛光盘对工件进行抛光，稀土抛光盘大大提高了抛光效率，经过仿形加工后的抛光盘也可提高工件的面型精度，完成对工件的抛光且兼顾工件的面型精度，对抛光工作人员要求较低，工作效率高，生产经济效益好。
具体实施方式
44.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
45.下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。
46.一种高面型高粗糙度的光学器件抛光方法，包括以下步骤：
47.步骤一：制作抛光盘基底
48.选择合适尺寸的凹形抛光盘基底材料，对基底内部表面进行打磨处理，具体采铝合金材质、钛合金材质、不锈钢材质中的一种，呈有均匀深度的碗状，用呈碗状基底可压制较厚的抛光盘，以便对抛光盘进行仿形加工；
49.步骤二：制作稀土抛光盘
50.(1)将步骤一制得的基底清洗并干燥，得到洁净的基底，清洗方式可为蒸馏水喷洗、超声波清洗、煮洗等，干燥方式可为热风干燥、加热干燥等，各种清洗和干燥方式可适合不同尺寸和材质的多种光学器件；
51.(2)按质量份数配比稀土抛光盘各组分比例为：稀土抛光粉55；树脂19.95；硫酸镁25；固化剂和促进剂0.05，其中稀土抛光粉为本配方中的重要的组成部分，其组成百分比含量为含量为70％≤氧化铈≤99.99％；0.01％≤氧化镧≤30％；
52.(3)将配比好的各组分进行充分的混合，抛光盘各组分具体可在60-80摄氏度的环境下进行混合，在此温度下进行各组分的混合可提高混合效率，提高混合均匀度；
53.(4)使用压制的工艺将混合均匀的组分压制在经过步骤二(1)后的基底内，压制后
的抛光盘抛光部分需要高出基底3-4mm；
54.步骤三：抛光盘仿形加工
55.(1)选择金刚砂修整盘对步骤二制得的稀土抛光盘按照工件的外形进行打磨粗加工加工，保留0.1-0.3mm的精加工余量；
56.(2)选取加工完毕且尺寸达标的工件，使用金刚砂细磨修整盘，以仿形加工的方式对抛光盘进行打磨加工，加工后的抛光盘面型精度需要控制在1λ以内，具体打磨步骤可为三道工序进行加工，第一道使用w28金刚砂进行，第二道使用w10金刚砂进行，第三道使用w5金刚砂进行；
57.(3)对打磨完成后的抛光盘进行清洗并干燥，测定抛光盘面型数据，清洗方式可为蒸馏水喷洗、超声波清洗、煮洗等，干燥方式可为热风干燥、加热干燥等，各种清洗和干燥方式可适合不同尺寸和材质的多种光学器件；
58.步骤四：抛光盘磁流变精修
59.(1)根据步骤三(3)测得的数据选择合适的磁流变抛光液，将抛光盘放入磁流变池中，在20-25摄氏度的环境下抛光5-10分钟，磁流变抛光液的主要成分为羰基铁粉、fe3o4、钴粉、铁钴合金及镍锌合金、复合软磁性颗粒其中的一种或多种，混合在合成油、矿物油、水其中的一种内，并添加了油酸及油酸盐、环烷酸盐、磺酸盐、磷酸盐、硬脂酸及其盐、单油酸丙三醇、脂肪醇、二氧化硅中的一种或多种；
60.(2)对打抛光成后的抛光盘进行清洗并干燥，测定抛光盘面型数据，如数据不达标则重复步骤四(1)，直至抛光盘的面型精度达到1/4λ；
61.步骤五：光学器件抛光
62.(1)将经过精细打磨的光学器件进行清洗并干燥后固定在抛光台上，具体可采用吸持或或者夹持的方式对光学器件以起到快速固定的效果，避免抛光时产生震动使待抛光的光学器件产生损伤，清洗方式可为蒸馏水喷洗、超声波清洗、煮洗等，干燥方式可为热风干燥、加热干燥等，各种清洗和干燥方式可适合不同尺寸和材质的多种光学器件，采用的精细打磨后的光学器件留有的抛光余量为0.05-0.1mm；
63.(2)将抛光盘安装在抛光机上，根据光学器件的大小和形状选择合适的抛光转速，需要较高的转速保证光学器件可以被打磨的更加均匀，获得较高平整度的表面，在20-25摄氏度的工作环境下，使用浓度为5-10％的抛光液冲刷抛光位置，对光学器件的抛光后，光学器件的表面光洁度不小于ra0.025，面型精度达到1/32λ，抛光过程中保持恒定的抛光液冲刷压力，使用合适压力的抛光液对抛光位置进行冲刷，达到冲刷目的的同时避免对抛光平面产生损伤，抛光机的转速根据被打磨的光学器件尺寸和材质可为1000r/min-3000r/min，抛光液的冲刷压力为0.05mpa-0.1mpa。
64.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。