[发明专利]一种点云交变磁流变抛光装置及方法

说明书

本发明公开了一种点云交变磁流变抛光装置及方法，包括：工装，平面光学元件，柔性抛光模，柔性抛光模的底端可移动设置在非导磁材料支撑板上，柔性抛光模的顶部与平面光学元件的底面接触；电磁铁磁场源，电磁铁磁场源包括多个阵列设置的电磁铁，多个电磁铁固定在非导磁材料支撑板的底面，相邻两个电磁铁通过铜线串接；本发明采用电磁铁作为励磁源用于驱动柔性抛光模的运动，柔性抛光模受到电磁铁磁场吸引力，就会顺着电磁铁产生磁场的顺序快速移动，进而柔性抛光模与平面光学元件表面具有了相对运动，形成剪切力，达到塑性去除平面光学元件的目的。

技术领域

本发明涉及磁流变抛光技术领域，具体涉及一种点云交变磁流变抛光装置及方法。

背景技术

在当前国家急需研究的前沿技术领域，第三代半导体材料已成为具有国家战略意义的核心技术，大尺寸、高质量的第三代半导体材料衬底的超光滑抛光技术是其关键技术之一。超光滑、无亚表面损伤的第三代半导体材料衬底制造技术已经成为第三代半导体中的共性瓶颈技术问题，急需解决。

磁流变抛光技术是将电磁学和流体动力学理论相结合并应用于光学加工的一种技术，其抛光工具利用磁流变体的特殊特性，不会产生表面破坏，能从根本上解决以往抛光方法中存在的问题，满足现代科学与技术的发展对半导体材料衬底的发展要求。

磁流变抛光技术已经可以加工出超光滑表面的平面光学元件，包括第三代半导体材料，但其可加工的平面光学元件的尺寸较小。现有的磁流变抛光技术大多是“点”状抛光，去除效率可达每分钟数百nm量级，且能制造出超光滑表面的工件。用于大口径平面光学元件加工，这种由点及面的加工方式，虽然磁流变抛光具备高效的去除效率，但要辅助于辅助的多维运动和驻留时间的协同控制，实现大面积抛光工艺复杂且效率低下。也有集群磁流变抛光技术，如专利CN202010618758.7，CN201710628330.9，CN202011530282.8可用于加工大尺寸的平面光学元件，但就要制作大尺寸的永磁铁研磨盘，然而提高平面光学元件加工加工效率需要提高研磨盘的旋转速度，在满足设备的运动结构稳定性的要求下，对设备制造要求极其苛刻，成本代价也非常高。

因此，如何提供一种点云交变磁流变抛光装置及方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于以上问题，本发明提供一种点云交变磁流变抛光装置及方法，包括形成柔性抛光模的永磁铁磁场源和驱动柔性抛光模运动的电磁铁磁场源，布置多个柔性抛光模，实现云状分布且同时进行抛光。

为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

一种点云交变磁流变抛光装置，包括：

工装，所述工装为圆盘状，其中心连接有转轴；

平面光学元件，所述平面光学元件与所述工装同轴心设置，且连接在所述工装的底面；

柔性抛光模，所述柔性抛光模的底端可移动设置在非导磁材料支撑板上，所述柔性抛光模的顶部与所述平面光学元件的底面接触；

电磁铁磁场源，所述电磁铁磁场源包括多个阵列设置的电磁铁，多个所述电磁铁固定在所述非导磁材料支撑板的底面，相邻两个所述电磁铁通过铜线串接。

进一步的，电磁铁包括电磁铁磁芯和铜线圈，所述铜线圈采用缠绕的方式安装在电磁铁磁芯上，铜线圈两端预留一节铜线进行串接。

进一步的，非导磁材料支撑板的材质为陶瓷、玻璃、金属铝、金属铜等材料。

进一步的，所述柔性抛光模包括第一永磁铁、第二永磁铁、导磁块和被磁化的磁流变抛光液，所述第一永磁铁与所述第二永磁铁通过磁力吸引连接在所述导磁块上，所述第一永磁铁与所述第二永磁铁的顶部连接有磁流变抛光液。

一种点云交变磁流变抛光方法，包括以下步骤：