[发明专利]一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法

说明书

本发明公开了一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，包括如下步骤：(1)根据工件的加工要求确定工件的理论面形；(2)检测工件的实际面形特征；(3)将工件的实际面形与理论面形相拟合确定工件的面形误差，利用等高线加工法得到等残余误差并将等残余误差分级加工；(4)根据材料的去除分布选择合适参数组合的研抛工具；(5)根据所确定的去除深度从去除函数库中选择合适的工艺参数，规划合适的路径以及合适的进给速度便可实现每一个单层的均匀去除。本发明的加工方法能够更好的实现按需定量去除，材料的去除具有可预见性，因此可以提高加工效率和加工质量。

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，更具体的说，尤其涉及一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法。

背景技术

随着高科技产业的迅猛发展，蓝宝石、硅片、光学玻璃等硬脆性材料因其高硬度、高熔点、高耐磨性等特点，在光学及电子产业中得到了广泛应用。此类材料的面形精度和表面质量对器件的质量、寿命等具有关键性的影响作用。

目前，针对此类硬脆性材料的加工方法主要有应力盘、磁变流、离子束、射流等，在取得相关技术突破的同时，存在材料去除不均，加工效率和质量可控性不佳等问题，无法保证在工件面形精度不劣化的基础上进一步的抑制中高频误差。同时，由于接触区内各点材料去除不均的本质问题，增加了工件面形精度和表面质量一致性的控制难度，即加大了加工轨迹和驻留时间算法的优化难度，使得加工费时费力，成本也较高。

因此，设计一种能够保证工件材料去除均匀的加工方法是比较完美的解决方法。现有的加工方法大多利用整体区域驻留时间向量算法来进行轨迹规划，各驻留点时间的不一致性以及工具移动的不连续性增加了控制的难度和外围设备的成本。本发明提出了一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，能够有效的提高工件表面全频段误差的修正效率，提高表面质量，与当前的修正方法相比，能够更好地利用磨粒的最佳工作时间，并大幅度降低加工的控制难度。

发明内容

本发明的目的在于解决加工方法中存在的加工效率和加工质量不高的缺点，提出了一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，能够稳定、可靠的实现材料的按需定量去除。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，包括以下步骤：

（1）根据工件的加工要求确定工件的理论面形；

（2）使用激光干涉仪检测工件的实际面形特征，确定工件初始面形的最大峰值与谷值的差值PV值与全面形的均方根值RMS值，两者分别表征其表面微形貌的最大峰谷值与微形貌的变化趋势；

（3）将工件的实际面形与理论面形相拟合确定工件的面形误差，将面形误差分为两组加工。第一组利用等高线加工法，将工件表面较高区域去除，得到工件等残余面形误差状态，即面形离散点的残留误差量是均匀分布的；第二组加工将等残余面形误差在空间上分为合理的若干层高度组合，保证各层高度均在梯度弹性研抛工具的单位时间内单次去除深度范围内；

（4）确定工件表面材料的去除分布，并由此设计研抛工具梯度层的梯度分布，调节其弹性模量范围，获得其较为适宜的厚度组合，并根据工件材料属性选择磨粒种类、粒径以及配比，选择出相应的研抛工具

（5）通过光栅型路径并给予连续一致的进给速度遍历工件表面便可实现每一个单层的均匀去除；