曹冲[1]2004年在《大口径光学元件超精密环抛技术研究》文中研究指明ICF驱动系统需要大量的大口径超精密平面光学元件,在此类元件的加工 中,环抛(Continuous Polishing)是一种非常重要的抛光技术,但目前它还存在 着一些问题:对操作者的经验依赖太强,加工效率不高,加工质量也不稳定。 根本原因是人们对抛光磨削的规律还认识不够,尤其是对工艺参数的影响,还 没有一个准确的认识。 本论文从理论和实验两个方面对环抛进行了研究。首先总结了环抛工艺中 的主要问题,调研了国外环抛加工技术的主要系统和特征,在此基础上进行了 材料去除量的理论分析和新工艺实验研究。 针对抛光盘抛光模与工件的机械磨削作用,我们根据Preston方程以及对工 件的相对运动分析,建立了反映磨削去除量的理论模型,并从理论上分析了工 件表面去除量的规律,即:转速比不等于l时,工件中心磨削量少,边缘磨削 量大;均匀磨削的条件是工件和抛光盘转速相等。 还引入了相对磨削量的概念来反映磨削的均匀程度:并从理论上分析了速 度(转速比)、偏心距、压强(均匀和不均匀两种情况)以及工件露边对磨削量 和相对磨削量的影响规律。
王文博[2]2015年在《大口径快速抛光机设计与相关问题研究》文中研究表明大口径平面光学元件在空间光学、航空航天、激光聚变等诸多高技术领域的需求数量越来越多,大口径平面光学元件的超精密加工技术已成为当代科技前沿的关键支撑技术之一。本文针对大口径平面光学元件的高效、高精抛光需求,对大口径平面光学元件快速抛光机进行了研制。快速抛光技术正处于发展之中,属于新型抛光技术之一,该项技术的成熟发展,将为高档光学、精密机械提供一种新的高效、高精度、低成本的数字化加工技术手段。本文在分析光学玻璃的抛光机理、抛光工艺关键因素以及聚氨酯抛光特点的基础上,建立了平面元件的抛光模型;分析了光学薄板元件的装夹特点,对光学薄板元件抛光装夹方案进行了设计;根据多区域压力调节原理,提出了一种通过对局部高面形区域进行加压来提高该区域材料去除效率和抛光面形精度的方法。本文研究了叁种抛光机布局方案,经过分析论证,采用了立墙式结构,抛光头采用直线往复运动形式。根据机床设计技术指标,对大口径快速抛光机进行了总体设计,对机床零部件进行了优化设计,保证所设计的抛光机具备高的机械精度。本文对快速抛光机的装配过程进行了研究,设置了关键控制点,阐述了机床精度的检测方法,并进行了相关工艺试验,试验结果表明,所研制的大口径快速抛光机具有较高的去除效率和良好的面形控制能力,达到了设计目标。
马志成[3]2010年在《大口径平面光学元件加工的工艺方法研究》文中提出环带抛光作为平面光学元件加工的一项重要技术有着广泛的应用。在本实验室的一个高精度的、大长宽比、大口径的矩形光学平面的加工中就采用了此项抛光技术。为了加深对元件表面材料的磨削规律的认识以及提高抛光过程中的调整能力,本论文对该项抛光技术进行了相应的理论分析和工艺实验。在文中,为了分析平面光学元件表面材料的磨削规律,以Preston假设理论和工件与磨盘的相对运动分析为依据建立了能反映工件表面去除量规律的物理模型。在此模型的基础上,分别对工件与磨盘之间的压强和速度这两方面的影响因素进行了分析。通过这些分析可以得到工件与磨盘之间的压强分布状况以及转速比、偏心距这些参数对于抛光过程的影响。此外,对于环抛中另一个组成部分校正板在抛光中所起到的作用进行了分析,并由此得到通过移动校正板的方法来实现对磨盘面形的改善从而提高工件的面形精度。结合理论分析对环抛技术进行了相关的工艺实验。通过对各参数的控制和调整来实现对加工平面面形的处理以验证理论分析的正确性。同时对矩形工件在加工中出现的面形误差进行了分析并就如何降低它们对面形精度的影响提出了相应的处理方法。通过以上的理论分析和工艺实验,利用环带抛光完成了一个尺寸超过环带宽度的平面光学元件加工。该项技术的研究对以后使用环带抛光加工大口径的平面光学元件具有一定的指导作用。
阴旭[4]2006年在《环形抛光技术研究》文中提出现今许多大型系统需要大量的大口径高精度平面光学元件，在此类元件的加工中，环抛(Continuous Polishing)是一种非常重要的抛光技术，但目前它还存在着一些问题：对操作者的经验依赖太强，加工效率不高，加工质量也不稳定。原因是对抛光磨削的规律认识不够，对工艺参数的影响，没有一个准确的认识。本论文从理论和实验两个方面对环抛进行了研究。首先总结了环抛工艺中的主要问题，对比国内外环抛加工技术的主要系统和特征，在此基础上进行材料去除量的理论分析和工艺实验研究。针对抛光模与工件的机械磨削作用，根据Preston方程及对工件的相对运动分析，完善了磨削去除的理论模型，并从理论上分析了工件表面去除量规律。引入相对磨削量概念来反映磨削均匀程度，从理论上分析了速度(转速比)、偏心距、压强(均匀和不均匀)以及工件露边对磨削量和相对磨削的影响规律。对抛光沥青的力学性质作了初步分析，利用有限元方法，对抛光沥青、光学元件进行了弹性状态假设下的受力分析。得到了工件、校正盘与抛光盘表面之间的接触压力分布情况，为实际加工中计算工件的磨削量和修盘时合理调整校正盘的位置，都有很大的作用。对环形抛光技术进行了工艺研究，分析了在环抛加工过程中的主要工艺因素，给出了这些工艺因素的经验值。结合具体的生产任务进行了工艺实验，并给出了检测结果。通过研究使我们对环抛加工中的规律有了进一步的认识，丰富了环抛中的参数控制手段，已经在实际加工中取得了一些成效。但是，鉴于环抛过程中的影响因素和不稳定因素非常多，环抛研究还有待进一步的工作和大量的实验。
韩敬华[5]2006年在《控制光学元件超光滑表面粗糙度的研究》文中提出本文的工作主要是针对超光滑表面加工过程中出现的粗糙度较大和容易出现划痕的问题，系统研究了抛光过程的主要参量对抛光质量的影响规律和控制方法。由于影响抛光质量的物理化学因素非常多，所涉及的方面也是极其复杂的，所以实现高质量的光学元件的大批量生产也是非常困难的。实现生产的自动化是超光滑表面加工所追求的最终目标。本文主要是围绕影响抛光质量的几个主要参量展开研究： 一、总结了国内外对超光滑表面加工的技术分类和各自优缺点、发展现状。根据我们国家的发展现实，研究重点还是放在对传统抛光技术的改进和优化上，并适当地引入新的抛光技术。 二、介绍了超光滑表面的特点、在ICF中的关键作用以及对光束传输质量的影响。ICF系统对超光滑表面光学元件的需求量极大，对加工精度的要求近乎极限的要求，超光滑表面光学加工问题已经成为瓶颈问题，急待加工水平的提高。同时介绍了对超光滑光学表面各项指标进行检测的仪器的工作原理和优缺点。 叁、详细研究抛光液的pH值对抛光质量的影响。抛光液的pH值同时影响着玻璃的水解作用、玻璃的侵蚀作用、抛光粉的团聚作用等。所以要针对不同材料的玻璃、不同种类的抛光粉以及不同的加工要求等因素综合考虑抛光液pH值的最佳选择。 四、详细研究了抛光粉的特征对抛光质量的影响。抛光粉的很多特征参量，如粒度及其分布、晶粒大小、形貌等都对抛光表面的质量产生影响。而且这些参量会随抛光时间变化，本文根据这些参量变化规律及其对抛光质量的影响，把抛光过程分成抛
杨福兴[6]2004年在《大口径平面光学元件超精密加工技术的研究》文中研究说明为了解决激光核聚变装置中大口径平面光学元件的批量制造难题,将先进制造技术和传统抛光技术相结合,提出了一种新的工艺方法,即使用ELID(在线电解)磨削代替传统的铣磨和初抛工序,以提高生产效率。利用数控抛光将工件抛光至最终的面形精度,以提高生产效率和减少边缘效应。将连续抛光作为最终加工工序,使加工工件的表面粗糙度和波纹度达到工程要求。实验证明这一新的工艺方法是可行的。
张阳, 徐学科, 邵建达, 杨明红, 顿爱欢[7]2016年在《环抛加工大口径激光玻璃元件面形分布优化》文中研究说明本文根据环形抛光的加工特点,针对大口径大长宽比光学元件环抛加工时长短轴变化速率不同步的问题,对工件环、沥青盘转速比变化对于长短轴变化速率的影响进行了研究。利用MATL.AB软件对于工件环、沥青盘转速比变化和工件不同位置磨削量之间的变化关系进行了模拟,改进了大口径光学元件的环形抛光加工工艺。在φ2.4m环抛机上进行了810mm×460mm×45mm的大口径钕玻璃元件、415mm×245mm×8mm大口径钕玻璃薄片、470mm×45mm×16mm钕玻璃包边条加工工艺实验。结果表明通过合理调整工件环和蜡盘转速工艺参数,可有效改善工件面形分布,实现元件面形高效收敛。最终实现大口径钕玻璃元件最高透射面形精度优于λ/3(λ=632.8mm),大口径钕玻璃薄片最高透射面形精度优于λ/3(λ=632.8mm),钕玻璃包边条最高反射面形精度优于5λ(λ=632.8nm)。
王伟, 徐敏, 李洪玉, 于国域[8]2013年在《大口径导光板抛光及其功率谱密度分析》文中提出光学技术对于现代科学尤其是航天科学的发展起着越来越重要的作用。而具有高精度大口径光学元器件的跨尺度加工一直是现代光学技术的难点。超精密气囊抛光技术是基于计算机控制光学表面成形技术。其采用充气的柔性抛光气囊作为抛光工具,解决了传统数控抛光方法中抛光头不能很好地和工件吻合的缺点。以Preston方程为基础,研究了超精密气囊抛光的理论材料去除特性,建立了气囊抛光中"进动"运动方式下的材料去除模型,并针对气囊抛光工具的物理特性,按照Hertz接触理论对去除模型进行了修正。在理论分析的基础上完成了一块口径为570 mm的平面楔形工件的抛光,使得工件的面形精度P-V值达到了1/8λ,RMS值达到1/75λ。并分析了该元件的功率谱密度(PSD)曲线,窄带噪声及其产生原因。
王旭[9]2017年在《基于水溶解原理的KDP晶体超精密数控抛光方法》文中认为KDP晶体(磷酸二氢钾单晶)具有优秀的电光性能,是目前唯一能够满足惯性约束核聚变工程中高功率激光系统对变频元件性能要求的非线性晶体材料,但是KDP晶体硬度低、脆性大、各向异性强、抗热冲击能力差、可溶于水,现有的单点金刚石飞切加工工艺虽然已经成为国内外主流采用的超精密加工手段,但是其固有的飞切加工纹理和加工损伤阻碍其使役性能的进一步提高,如何消减飞切纹理,实现近无机械损伤的高表面完整性和超精密加工是面临的技术挑战和亟待解决的工程难题。国内外研究人员尝试采用超精密磨削、磁流变抛光和离子束抛光等技术手段加工KDP晶体元件取得了一定效果,但是其加工难题仍未能完全解决,这也是制约我国相关工程建设的瓶颈之一。基于KDP晶体水溶性特点发明的无磨料水溶解抛光方法是本项目课题组提出的一种KDP晶体超精密加工新原理,并且采用环抛方式在小尺寸(18mm×18mm)KDP晶体上取得了显着的超精密加工结果。本文在该研究的基础上,针对大尺寸KDP晶体超精密加工迫切需求,应用计算机控制光学表面成形技术(Computer Controlled Optical Surfacing,CCOS),开展了基于水溶解原理的KDP晶体超精密数控抛光新方法研究,探索大尺寸KDP晶体元件超精密加工制造难题解决的新途径。本文首先通过系统深入的试验研究,揭示了基于水溶解原理的KDP晶体抛光过程材料的“机械-水溶解交互协同作用”去除机理,确认了软质抛光垫单一的机械作用几乎不会引起材料去除,且在抛光区域内处于稳定状态“油包水”结构的抛光液,亦不会形成有效的材料去除,只有在抛光区域内抛光垫与晶体表面粗糙峰接触处,在抛光垫机械摩擦作用下“油包水”结构破裂引起KDP晶体局部微溶解,才能够对表面粗糙峰进行选择性去除。在此基础上,以测量得到的晶体表面各点高度为目标去除量,通过计算机预设小尺寸工具的运动轨迹及其在晶体表面各区域的驻留时间,精确控制机械-水溶解交互协同作用的发生,实现了晶体表面的定域定量微纳去除。创新提出了基于水溶解原理的KDP晶体超精密数控抛光方法,建立了能够精确控制小尺寸抛光头运动轨迹的KDP晶体数控超精密抛光试验系统。为获得基于水溶解原理的KDP晶体超精密数控抛光方法的最佳效果,揭示了“油包水”型抛光液在不同条件下对KDP晶体的静态刻蚀特性,确定了气-液界面处的溶解情况恶化的临界含水量为ω*,进一步的实验结果表明:当抛光液中含水量小于ω*时,抛光液长时间接触KDP晶体也不会对其表面质量造成较大影响;温度的升高会造成抛光液中“油包水”体系稳定性下降,使原本性能稳定的抛光液破坏晶体表面。基于Preston方程创建了 KDP晶体水溶解抛光材料去除函数模型,试验确定了抛光区域温度变化、抛光液含水量、转速、抛光压强、抛光自转公转方向等因素在去除函数方程中的影响系数,给出了被加工表面各点驻留时间函数算法和小抛光头水溶解超精密抛光流程,试验证明了所建立的材料去除函数的稳定性。在此基础上,分析比较了栅格、螺旋线、Hilbert曲线叁种抛光轨迹的特点和加工效果,综合考虑数控系统调速的便捷性,优选采用栅格轨迹规划对KDP晶体样件进行加工,试验给出了能够获得最低表面粗糙度的抛光工艺参数组合。针对国家相关重大工程项目中大尺寸KDP晶体单点金刚石飞切后表面残余小尺度刀纹去除难题,应用本文研究的方法,成功消减了 50 mm ×50 mm的KDP晶体和DKDP晶体样件表面的飞切刀纹,样件表面粗糙度分别由6.974 nm、8.661 nm大幅降至1.790 nm和1.929 nm,小尺度飞切刀纹被完全去除,且有效消减了飞切加工表面小尺度刀纹引起的中高频误差;100 mm ×100 mm样件抛光后的表面中心区域90%(有效口径)面形PV(Peak to Valley)值由最初的 9.062 λ 降至 0.290 λ。上述研究成果为后续开展面向工程的全口径大尺寸样件超精密抛光奠定了坚实的技术基础,也为其它可溶性晶体材料的超精密加工提供了一种全新的技术途径。
张宝安, 陈鹤明, 朱健强[10]2009年在《大口径激光玻璃光学加工的质量控制》文中研究表明大口径激光玻璃光学加工的特点是加工指标要求高、难度大,加工周期长,而质量控制是保障大口径激光玻璃光学加工质量满足要求和促进工艺进步的管理手段。从质量控制和质量管理的角度出发,阐述了在大口径激光玻璃光学加工中质量控制的特点和质量控制的方法,其目的是通过流程检验和控制,人员、设备、物料管理,环境管理,以及先进的质量控制和分析方法的应用来提高加工的质量稳定性和合格率。实践证明:在大口径激光玻璃光学加工中推行质量管理,产品的合格率和加工效率得到了较为显着的提高。
参考文献：
[1]. 大口径光学元件超精密环抛技术研究[D]. 曹冲. 四川大学. 2004
[2]. 大口径快速抛光机设计与相关问题研究[D]. 王文博. 中原工学院. 2015
[3]. 大口径平面光学元件加工的工艺方法研究[D]. 马志成. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2010
[4]. 环形抛光技术研究[D]. 阴旭. 电子科技大学. 2006
[5]. 控制光学元件超光滑表面粗糙度的研究[D]. 韩敬华. 四川大学. 2006
[6]. 大口径平面光学元件超精密加工技术的研究[J]. 杨福兴. 光学技术. 2004
[7]. 环抛加工大口径激光玻璃元件面形分布优化[C]. 张阳, 徐学科, 邵建达, 杨明红, 顿爱欢. 强激光材料与元器件学术研讨会暨激光破坏学术研讨会论文集. 2016
[8]. 大口径导光板抛光及其功率谱密度分析[J]. 王伟, 徐敏, 李洪玉, 于国域. 红外与激光工程. 2013
[9]. 基于水溶解原理的KDP晶体超精密数控抛光方法[D]. 王旭. 大连理工大学. 2017
[10]. 大口径激光玻璃光学加工的质量控制[J]. 张宝安, 陈鹤明, 朱健强. 应用光学. 2009