一种用于弹性发射加工的工具轮.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CN105563271A(43)申请公布日2016.05.11(21)申请号201510956315.8(22)申请日2015.12.21(71)申请人中国科学院长春光学精密机械与物理研究所地址130033吉林省长春市东南湖大路3888号(72)发明人王君金春水王丽萍谢耀(74)专利代理机构长春菁华专利商标代理事务所22210代理人张伟(51)Int.Cl.B24B13/02(2006.01)B24B55/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种用于弹性发射加工的工具轮(57)摘要本发明涉及一种用于弹性发射加工的工具轮，属于光学加工领域。通过在弹性发射加工装置中引入具有连续变化曲率半径的椭球形工具轮，可以增大工具轮与光学元件表面的相互作用区域，从而提高加工效率，尤其是凹面光学元件；此外，由于工作轮与光学元件表面的相互作用是连续渐变的，一方面可以避免因工具轮定位误差引起的加工奇点，提高整个光学元件表面加工质量，另一方面使得相邻作用区域间，两者的相互作用也是连续的，从而可以通过施加连续可控的外力，有效控制工具轮与光学元件表面间隙，避免划伤。CN105563271ACN105563271A权利要求书1/1页1.一种用于弹性发射加工的工具轮，其特征在于，该工具轮的形状为椭球，其赤道半径分别为a和b；极半径c与赤道半径b相等；且a>b，a/b不大于5；电机的转轴与工具轮的赤道半径a相互重合。2.根据权利要求1所述的用于弹性发射加工的工具轮，其特征在于，该工具轮的材料为弹性材料。3.根据权利要求2所述的用于弹性发射加工的工具轮，其特征在于，该工具轮的材料为聚氨酯。2CN105563271A说明书1/3页一种用于弹性发射加工的工具轮技术领域[0001]本发明属于光学元件加工后期的超光滑技术领域，具体涉及一种用于弹性发射加工的工具轮。背景技术[0002]随着科学技术的不断进步，光学向尺度的极端化发展，具有超光滑表面性质的光学元件被广泛应用于高精密产品和现代化的国防等重要领域，使得超光滑表面加工技术成为当今世界的研究热点。例如，极紫外光刻利用波长为13.5nm的极紫外光作为工作波长实现掩模图案的曝光复制，被半导体行业认为是用于极大规模集成电路制造的最具潜力的下开一代光刻技术。根据散射理论，由于超短的工作波长，光学元件极小的表面粗糙度都会引起光能的散射，从而降低成像对比度和系统产能。目前，典型的超光滑技术主要有机械研磨抛光、计算机控制小磨头抛光、浴法抛光、化学机械抛光、磁流变抛光、液体喷射抛光、离子束抛光、弹性发射加工等。其中，弹性发射加工(ElasticEmissionMachining,EEM)技术依靠高速旋转的工具轮带动抛光液中的纳米级磨粒使之获得动能，并与光学元件表面接触，磨粒与元件表面原子发生相互吸附，并在流动的抛光液的带动下使得元件表面发生原子量级的去除，因此其材料去除稳定、无亚表面损伤等优点，且在高陡度非球面以及自由曲面加工有显著优势。[0003]日本大阪大学的Mori在1976年首次提出了弹性发射加工技术，并于1987年从电子衍射和X射线的角度，验证EEM很容易获得几何和结晶均十分“完美”的表面，次年对不同磨粒与光学元件材料组合的材料去除率进行了研究，对EEM的工作机理完成了进一步确认，2006年，Kubota等人对EEM中所采用的磨粒形态与材料去除率间的关系进行了研究，指出磨粒形态越不规则，相对表面积越大，则材料去除率越高，并于2007年利用EEM对低热膨胀光学微晶玻璃进行加工，使得Ra达到0.085nm。[0004]传统的EEM技术采用弹性球作为抛光工具，单点作用区域极其有限，存在严重的磨粒流侧漏，从而降低加工效率。为此，大连理工大学的余兴芹提出用圆柱形弹性磨轮替代传统的球形轮，较好地解决了磨粒流的侧漏现象，增加了磨粒流与光学元件的作用面积，从而提高加工速率。但不论是采用球形还是圆柱形工具轮，其接触面的半径均只存在单一的曲率半径，在加工过程中仍然存在一定的局限性。发明内容[0005]本发明要提高EEM中工具轮的加工适用性，提供一种用于弹性发射加工的工具轮。[0006]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：[0007]一种用于弹性发射加工的工具轮，该工具轮的形状为椭球，其赤道半径分别为a和b；极半径c与赤道半径b相等；且a>b，a/b不大于5；电机的转轴与工具轮的赤道半径a相互重合。[0008]在上述技术方案中，该工具轮的材料为弹性材料。3CN105563271A说明书2/3页[0009]在上述技术方案中，该工具轮的材料为聚氨酯。[0010]本发明具有以下的有益效果：[0011]本发明的用于弹性发射加工的工具轮，