[发明专利]一种光学元件超光滑表面的抛光装置及抛光方法

说明书

本发明涉及光学元件超光滑表面抛光技术领域，具体涉及一种光学元件超光滑表面的抛光装置及抛光方法。来克服现有技术存在的抛光效率低，需高精度数控机床控制，以及大面积去除出现波度误差的情况。本抛光装置为轴对称结构，包括管道和中间供液的磨头，磨头下端的抛光面为平面，沿圆心在抛光面上等间距设置有数个环状沟槽，环状沟槽分布于抛光面的外圆处；管道将抛光液输送到磨头中心,抛光液为牛顿流体，在压力的作用下抛光液从磨头中心向四周流动，在磨头的抛光面与工件之间形成液膜将磨头与工件隔离开，磨头漂浮在工件表面上，流体流经抛光区域，在抛光面的凹槽处形成涡流，斜入射到工件表面，对工件表面产生剪切力，实现材料的去除。

技术领域：

本发明涉及光学元件超光滑表面抛光技术领域，具体涉及一种光学元件超光滑表面的抛光装置及抛光方法。

背景技术：

近年来光学元件在航空航天、国防军工、核能工业、天文探测、光电工业等领域应用越来越广泛，特别是在短波紫外光和强激光中应用的光学元件，对光学元件的面型和粗糙度都有很高的要求，如粗糙度指标从传统的光学元件十几个纳米发展到1个纳米以下，也就是光学元件的超光滑表面加工。

目前光学元件超光滑表面加工技术主要采用的方法有：浴法抛光、超精密气囊抛光、磁流变抛光、离子束抛光、磨料射流抛光等技术，都已经获得了亚纳米精度的光学元件光滑表面，但是它们都存在一定的局限性。

浴法抛光中抛光液浸没抛光盘和工件的接触面，抛光盘绕自身旋转的同时保持水平摆动，保证被抛光件上的每一点与抛光盘上每一点随机接触，以使工件材料被均匀去除。浴法抛光加工效率低，并且在加工过程中不断要保持抛光液的均匀性，对工艺过程要求十分严格。

磨料射流抛光技术是利用混有磨料的射流液体束冲击在光学零件表面实现，抛光加工过程中射流与工件接触为点或者小面积接触，加工区域小，效率低，如果要实现大面积加工，需要借助高精度的数控机床去控制喷嘴或工件的移动来实现，并且在移动过程中容易形成表面面型的加工纹路，产生波度误差。

发明内容：

本发明要提供一种光学元件超光滑表面抛光装置及抛光方法，来克服现有技术存在的抛光效率低，需高精度数控机床控制，以及大面积去除出现波度误差的情况。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种光学元件超光滑表面的抛光装置，为轴对称结构，包括管道和中间供液的磨头，所述磨头下端的抛光面为平面，沿圆心在抛光面上等间距设置有数个环状沟槽，环状沟槽的截面为圆弧型，所述环状沟槽分布于抛光面的外圆处。

一种光学元件超光滑表面的抛光装置的抛光方法，所述管道将抛光液输送到磨头中心,所述抛光液为牛顿流体，在压力的作用下抛光液从磨头中心向四周流动，在磨头的抛光面与工件之间形成液膜将磨头与工件隔离开，磨头漂浮在工件表面上，流体流经抛光区域，在抛光面的凹槽处形成涡流，斜入射到工件表面，对工件表面产生剪切力，实现材料的去除。

上述磨头重力控制在20kg～60kg之间。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、相对于射流抛光等类似抛光技术的单点抛光，液浮抛光技术可以实现大面积的材料去除效果，大大提高了加工效率。

2、因为主体是液体本身具有柔软性，磨粒对工件表面去除加工是柔性加工非刚性磨削，所以不会产生亚表层损伤，可以加工出很低粗糙度的工件。

3、由于采用的是液浮方法，磨头浮在液体上面，磨头不直接接触工件表面，磨头采用万向节结构施加压力或采用配重，磨头表面会因液浮原理自动同工件表面保持平行，避免了刚性控制要求很高的定位精度，并且对磨头表面的面型要求不高，这种加工方法对工艺加工过程不严苛，对设备控制和磨头的加工精度要求低，整体设备成本低。

附图说明：

图1浴法抛光工作原理图；