一种平面光学元件磨削加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108453568A(43)申请公布日2018.08.28(21)申请号201810433403.3(22)申请日2018.05.08(71)申请人湖南工学院地址421002湖南省衡阳市珠晖区衡花路18号(72)发明人李平金滩刘安民陈思羽吴远志(74)专利代理机构衡阳雁城专利代理事务所(普通合伙)43231代理人龙腾黄丽(51)Int.Cl.B24B1/00(2006.01)B24B13/00(2006.01)B24B13/01(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称一种平面光学元件磨削加工方法(57)摘要一种平面光学元件磨削加工方法，步骤一、采用由旋转工作台和杯形砂轮组成的进给磨削模式完成工件的粗磨、半精磨和精磨加工；步骤二、亚表面损伤检测：采用定向磨料液体射流在精磨后的平面光学元件表面制作观测斜面；用氢氟酸溶液蚀刻所述观测斜面；得出水平面与该观测斜面之间的夹角值；确定最终裂纹消失时微动平台移动的总距离；结合最终裂纹消失时微动平台移动的总距离和水平面与该观测斜面之间的夹角值计算亚表面裂纹深度值；步骤三、采用与精磨时相同的磨削工艺参数对已检测完毕的平面光学元件表面进行加工，以去除观测斜面。本发明中的加工方法加工效率较高、可有效保证工件的表面精度和表面/亚表面质量。CN108453568ACN108453568A权利要求书1/2页1.一种平面光学元件磨削加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用由旋转工作台和杯形砂轮组成的进给磨削模式完成工件的粗磨、半精磨和精磨加工；磨削加工时，工件置于旋转工作台的中心，并采用真空吸盘吸附装夹，砂轮旋转中心相对旋转工作台的旋转中心偏离一段距离，使得砂轮磨料层的边缘正好经过工件表面的中心位置，磨削过程中，杯形砂轮和旋转工作台同时围绕各自中心轴旋转，杯形砂轮沿着砂轮旋转中心并朝向工件表面方向进给；步骤二、亚表面损伤检测：2-1、采用定向磨料液体射流在精磨后的平面光学元件表面制作观测斜面，所述观测斜面贯入平面光学元件的深度应当足以暴露亚表面裂纹；2-2、用氢氟酸溶液蚀刻所述观测斜面，使得所述平面光学元件沿观测斜面方向的亚表面裂纹层充分暴露以便观测；2-3、借助轮廓仪的扫描功能测量所述观测斜面的轮廓曲线，得出水平面与该观测斜面之间的夹角值；2-4、借助超景深光学显微镜的微动平台和清晰成像功能获取沿观测斜面方向的亚表面裂纹分布情况，确定最终裂纹消失时微动平台移动的总距离；2-5、结合2-4中得到的最终裂纹消失时微动平台移动的总距离和2-3中得出的水平面与该观测斜面之间的夹角值计算亚表面裂纹深度值；步骤三、对于检测结果合格的平面光学元件，采用与精磨时相同的磨削工艺参数对其表面进行加工，以去除观测斜面，使得该平面光学元件获得与亚表面损伤检测之前相同的表面和亚表面质量。2.根据权利要求1所述的平面光学元件磨削加工方法，其特征在于，步骤一中，粗磨完成毛坯工件的指定材料去除量后对工件进行在位测量，测量工件的中心厚度、矢高值、中心尖端大小、磨削刀痕尺寸四个指标与参考标准之间的误差；经测量，若工件符合粗磨加工精度要求，则可对其进行后续的半精磨加工；若工件不符合粗磨加工精度要求，则采用相同磨削工艺参数再次粗磨直至该工件符合粗磨加工精度要求。3.根据权利要求1所述的平面光学元件磨削加工方法，其特征在于，步骤一中，半精磨完成工件的指定材料去除量后，对工件进行在位测量，测量工件的中心厚度、矢高值、中心尖端大小、磨削刀痕尺寸四个指标与参考标准之间的误差；经测量，若工件符合半精磨加工精度要求，则可对其进行后续的精磨加工；若工件不符合半精磨加工精度要求，则采用相同磨削工艺参数再次半精磨直至该工件符合半精磨加工精度要求。4.根据权利要求1所述的平面光学元件磨削加工方法，其特征在于，步骤一中，精磨完成工件的指定材料去除量后，对工件进行在位测量，测量工件的中心厚度、矢高值、中心尖端大小、磨削刀痕尺寸四个指标与参考标准之间的误差；经测量，若工件符合精磨加工精度要求，则可对其进行后续的亚表面损伤检测；若工件不符合精磨加工精度要求，则采用相同磨削工艺参数再次精磨直至该工件符合精磨加工精度要求。5.根据权利要求1所述的平面光学元件磨削加工方法，其特征在于，测量所述观测斜面轮廓曲线的过程包括：以所述观测斜面的顶端和底端对应作为测量起始点和结束点，沿测量基准面测量所述观测斜面的纵向轮廓形面，从而得出水平面与该观测斜面之间的夹角值，前述测量基准面为观测斜面中线所在平面。2CN108453568A权利要求书2/2页6.根据权利要求5所述的平面光学元件磨削加工方法，其特征在于，获取沿观测斜面方向的亚表面裂纹分布情况的过程包括：从所述观测斜面的顶端开