本技术介绍了一种新型的楔形抛光轮气流辅助剪切流变抛光装置及其使用方法。该装置由基座、抛光槽、抛光轮、主轴和升降机构组成,升降机构负责控制抛光轮的垂直移动。
背景技术
在光学领域中,微结构表面被广泛应用于扩散器、透镜阵列和光栅等光学元件中。随着光学元件的性能要求不断突破技术极限,对高精度微结构光学元件的需求迅速增加。目前,超精密抛光技术是制造光学元件微结构表面的首选方法。然而,光学元件复杂表面曲率的多变性导致抛光工具面的曲率很难与被抛光曲面的曲率相贴合,常规的超精密抛光技术难以对具有复杂轮廓表面的工件进行确定性抛光。
确定性抛光技术通过控制抛光工具的材料去除函数、驻留时间和抛光轨迹实现对工件表面材料的定量定点去除,在大尺寸复杂曲面零件的超精密加工中得到了广泛应用。而如何高质、高效、低成本实现确定性抛光一直是抛光技术领域的研究热点。近年来,超精密加工领域的学者为了满足对现代零件精度的要求,研究出了一系列典型的确定性抛光方法,例如:气囊抛光、磁流变抛光、离子束抛光、射流抛光、剪切流变抛光等。但以上抛光方法均存在着部分限制:气囊抛光中气囊与工件相对位置精度难以保持;磁流变抛光需要昂贵的设备施加磁场;离子束抛光对真空环境要求极为苛刻;射流抛光中存在磨料团聚现象。剪切流变抛光是利用非牛顿流体在剪切应力作用下的“剪切增稠”现象,实现对复杂曲面的抛光;抛光液具有流动性,可以与复杂曲面相贴合,达到均匀、高一致性的抛光。例如,段世祥在学位论文《确定性力流变抛光材料去除函数特性研究》中采用SiO2
与金刚石混合磨料对K9玻璃进行了抛光,抛光55min后,工件表面粗糙度从Sa 233.1 nm下降到了Sa 0.9 nm。但是,利用常规的剪切流变抛光装置对具有复杂轮廓的工件表面进行抛光时,若工件表面存在凹缝、狭缝等结构区域时,抛光液中的磨粒和固相粒子容易在其中沉积堵塞,无法对这些区域进行有效抛光,存在局限性;而且光滑壁面的抛光轮无法有效地约束抛光液,使得抛光轮壁面与抛光液之间会产生滑移,在抛光过程中产生的抛光压力与相对速度较低,抛光效率差。
实现思路