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针对光学玻璃镜片高效高成品率的精密加工问题,本项目提出了一种使用复合结合剂金刚石丸片研磨技术与复合磨粒抛光技术。其采用复合结合剂金刚石丸片的研具用以精研光学镜片,丸片表层磨粒对工件的切深一致性避免了工件加工时深划痕出现,特别是针对软脆光学镜片。同时研磨后形成的易抛表面便于后道抛光工序能在较短时间内完成加工。此外采用复合磨粒抛光技术可更进一步提高抛光效率,使光学玻璃镜片实现高效高成品率的精密加工。本报告对该精密加工方法进行了以下几个方面的研究: 构建减少抛光时间的易抛表面评价体系。提出加工工件表面易抛性的判别准则应选用面形精度、残留去除体积为主,表面粗糙度、表面形貌综合为辅的评价体系。分析了金刚石丸片研磨过程中磨粒受力及位移,建立金刚石丸片磨粒群切削深度分布模型,从而从理论上分析得到易抛表面的影响因素。通过对模型的仿真分析,较细粒度的金刚石磨粒以及较小弹性模量的丸片结合剂,能更易得到切削深度一致的易抛表面。 建立复合结合剂金刚石丸片的特性指标模型。研究复合结合剂金刚石丸片在研磨工件时的保形能力与表面切削能力,指导制作与选择适合于各类光学玻璃精研加工的丸片。并研究复合结合剂金刚石丸片加工的在线修锐方法,分析不同尺寸刚度的刷丝对积屑及结合剂的去除特性,从而提高和维持复合结合剂金刚石丸片在精研工序对光学玻璃的加工质量及合格率。 以平面软脆光学玻璃FCD1为研究对象,对其采用复合结合剂金刚石丸片研具在精研加工中的工艺优化,多工件平面光学玻璃精研采用1500#复合结合剂金刚石丸片为研具,设研磨盘转速80rpm,加工载荷为9.40kPa,在加工10分钟后,可获得Rt1.9165μm/1.3*0.94mm,Ra175.30 nm/1.3*0.94mm,RRV1.4346*106μm3/1.3*0.94mm的易抛表面。在此基础上对多工件平面抛光加工采用复合磨粒抛光液加工。优化实验表明,每分钟80转的超精密平面抛光机,抛光温度基本恒定时,光学玻璃在2508g左右加工载荷的情况下,使用5%浓度且pH为6~7的复合磨粒抛光液抛光45分钟,既能有效的提高加工效率又能得到表面质量较好的光学玻璃镜片。 以球面软脆光学玻璃FCD1为研究对象,对比其采用复合结合剂金刚石丸片与金属结合剂金刚石丸片在精研加工后的结果。在抛光加工中抛光盘转速为1500rpm,球面抛光机的针尖载荷设为7kgf,采用5%浓度的复合磨粒抛光液,并用草酸将抛光液pH值调至6。在对镜片抛光加工50秒后,工件的去除量为7μm。加工后工件的表面质量和局部面形精度达到最终加工要求。其抛光加工时间显著少于采用金属结合剂金刚石丸片精研镜片的所需抛光时间,提高光学玻璃镜片在超精密加工过程中的整体生产效率。