CN101941169B - 圆棒形蓝宝石透镜球面的抛光方法 - Google Patents
圆棒形蓝宝石透镜球面的抛光方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种圆棒形蓝宝石透镜球面的抛光方法，包括以下步骤：1)将圆棒形蓝宝石透镜装夹在车床的夹头上，将磨轮装夹在车床的小车头上，在磨轮上固定抛光布；2)调整车头，使得车头上的磨轮的轴心线与圆棒形蓝宝石透镜的水平中心线之间存在一个偏转角度α；3)在圆棒形蓝宝石透镜一个端部的球面上施加抛光液，推动车头以使磨轮上的抛光布与该球面接触；4)启动磨轮做旋转运动对圆棒形蓝宝石透镜一个端部的球面进行化学机械抛光，即完成对圆棒形蓝宝石透镜一个端部的球面抛光；5)重复步骤2-4对圆棒形蓝宝石透镜另一个端部的球面进行抛光。采用本方法能够使透镜球面表面粗糙度达到纳米级，提高圆棒形蓝宝石透镜两端球面的表面疵病等级。
Description
技术领域
本发明涉及一种宝石抛光方法，特别涉及一种圆棒形蓝宝石透镜球面的抛光方法。
背景技术
由于人造蓝宝石具有硬度高，耐磨损，线膨胀系数小，耐酸碱腐蚀等特点，且具有良好的光学性能，广泛应用各种光学设备。但是，由于人造蓝宝石具有硬度高，其硬度达到莫氏9级，仅次于天然钻石，脆性大，晶体各向异性等特性，其加工难度也相当大，特别是细长圆棒型蓝宝石透镜球面的加工及纳米级抛光。目前蓝宝石透镜球面抛光加工的方法为刷抛或球模抛光。目前采用的刷抛法是将产品粘结在标准平板玻璃上，然后将粘有产品的玻璃板装在十轴刷棱机上，产品上端球面和一铜丝刷接触，此时铜丝刷转动且对产品施加一定的压力，玻璃板在机床托盘上作自转和公转运动，磨料随着机床转动带到铜丝刷上，通过铜丝刷与产品球面的摩擦，使磨料对产品球面产生抛光作用。采用刷抛方式抛光圆棒型蓝宝石透镜球面，由于产品两端面均为球面，且产品为细长圆棒型式，粘结定位困难，且产品重心高，球面不能均匀地抛光，球面的面形变化大，表面抛光质量也难以达到纳米级，表面疵病要求不能实现。另外，加工一端球面时，另一端球面容易损伤。目前采用的球模抛光对球模的要求较高，同样由于产品两端面均为球面，且产品为细长圆棒型式，重心过高，加工过程中对摆杆，摆幅的控制较难掌握，球面不能均匀地抛光，表面抛光质量也难以达到纳米级，并且加工一端球面时，另一端球面容易损伤。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种圆棒形蓝宝石透镜球面的抛光方法，此抛光方法简单，在抛光圆棒形蓝宝石透镜一端的球面时，不会损伤圆棒形蓝宝石透镜另一端的球面，减少圆棒形蓝宝石透镜两端球面的麻点和擦痕。
为解决上面的技术问题，本发明的技术方案是：
一种圆棒形蓝宝石透镜球面的抛光方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将圆棒形蓝宝石透镜装夹在车床的夹头上，将磨轮装夹在车床的小车头上，在磨轮上固定抛光布；
2)调整车头，使得车头上的磨轮的轴心线与圆棒形蓝宝石透镜的水平中心线之间存在一个偏转角度α；
3)在圆棒形蓝宝石透镜一个端部的球面上施加抛光液，推动车头以使磨轮上的抛光布与该球面接触；
4)启动磨轮做旋转运动对圆棒形蓝宝石透镜一个端部的球面进行化学机械抛光，即完成对圆棒形蓝宝石透镜一个端部的球面抛光；
5)重复步骤2-4对圆棒形蓝宝石透镜另一个端部的球面进行抛光。
进一步，所述偏转角度α为透镜球面的顶点与透镜球面和圆柱形棒体相交圆周上一交点连线的垂直平分线与圆柱形棒体轴心线之间的夹角。
进一步，所述磨轮为圆环形磨轮。
进一步，所述车床为钟表车床。
进一步，所述圆棒形蓝宝石透镜与所述磨轮一起作同时针方向旋转。
本发明的有益效果：借助车床可以很方便的将圆棒形蓝宝石透镜装夹固定在车床的夹头上，对圆棒形蓝宝石透镜两端的球面进行抛光时，圆棒形蓝宝石不会产生晃动，可以均匀的对圆棒形蓝宝石透镜球面进行抛光，提高抛光精度，并且抛光圆棒形蓝宝石透镜一端的球面时，不会损伤圆棒形蓝宝石透镜另一端的球面，减少圆棒形蓝宝石透镜两端球面的麻点和擦痕。使透镜球面表面粗糙度达到纳米级，提高圆棒形蓝宝石透镜两端球面的表面疵病等级。
我们把背景技术中采用的刷抛、球模抛光与本发明采用的化学机械抛光法的特点列表对比如下：
刷抛抛光及球模抛光方式均不适用于圆棒型透镜球面的抛光，而本发明采用的化学机械方法抛光圆棒型透镜球面，表面粗糙度可达14级，表面疵病可达到20/10以上，能够满足产品使用要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，蓝宝石先经过划轴向，再按照成品尺寸，留出0.5～0.7mm左右的加工余量，切割成四方柱体形毛坯。用粒度号为JR150～240#的金刚石磨轮在磨圆机上将四方柱体形的蓝宝石毛坯磨成圆柱形，在本发明中采用粒度号为JR280#的金刚石磨轮；根据成品长度，用粒度号为W40金刚石磨盘加工圆柱形蓝宝石的两个端面。接下来采用粒度号为JRW28的金刚石钻粉磨杆在挖槽机上将圆柱形蓝宝石的两个端面分别磨制成球面1b，然后用依次分别用粒度号为JRW10、JRW1的金刚石钻粉磨杆对圆柱形蓝宝石的两个端面的球面1b表面进行细磨、精磨，从而形成一个圆棒形蓝宝石透镜1，此圆棒形蓝宝石透镜1包括圆柱形棒体1a以及位于圆柱形棒体1a两端的球面1b。在对圆棒形蓝宝石透镜1两端的球面1b进行抛光工艺时，首先将圆棒形蓝宝石透镜1的圆柱形棒体1a水平装夹在钟表车床的弹簧夹头2上，将一个圆环形磨轮3装夹在钟表车床的小车头上，圆环形磨轮3的内圆周设置为磨轮的刃口，在圆环形磨轮3上包裹固定有抛光布，本实施例中的抛光布采用美国寰球公司出品的LP系列抛光布，LP系列抛光布属于聚氨脂抛光材料。然后将钟表小车头倾斜，使得圆环形磨轮3的轴心线与圆棒形蓝宝石透镜1的水平中心线之间存在一个偏转角度α，该偏转角度α为透镜球面1b的顶点m与透镜球面1b和圆柱形棒体1a相交圆周上一交点n连线的垂直平分线与圆柱形棒体1a轴心线之间的夹角；接下来在圆棒形蓝宝石透镜1一个端部的球面1b上施加抛光液，抛光液是从位于圆棒形蓝宝石透镜球面1b上方的抛光液容器4中流出，推动钟表小车头以使圆环形磨轮3上的抛光布与该被施加了抛光液的球面1b相互接触，启动圆环形磨轮3和钟表车床的夹头2，使得圆棒形蓝宝石透镜1与圆环形磨轮3一起作同时针方向旋转，并调整位于圆环形磨轮3上方的抛光液的流量和位置，完成圆棒形蓝宝石透镜1一个端部的球面1b的化学机械抛光；最后将圆棒形蓝宝石透镜1水平旋转180度后装夹在钟表车床的夹头2上，以相同方法完成圆棒形蓝宝石透镜1另一个端部的球面1b的化学机械抛光。本发明采用了化学机械抛光技术(CMP ChemicalMechanical Polishing)综合了化学抛光和机械抛光的优势：单纯的化学抛光，抛光速率较快，表面光洁度高，损伤低，完美性好，但表面平整度和平行度差，抛光后表面一致性差；单纯的机械抛光表面一致性好，表面平整度高，但表面光洁度差，损伤层深，化学机械抛光中采用的磨料是化学抛光液，辅料为抛光布，加工过程是柔性抛光过程，加工中既有机械作用，又有化学作用，对透镜的曲率半径几乎无影响，可使球面抛光质量达到了纳米级，球面粗糙度达到14级以上，表面疵病可达到40/20以上。
根据以下公式计算出圆环形磨轮3中间圆的直径Dm，其中圆环形磨轮3的中间圆为一个设想圆，该设想的中间圆与圆环形磨轮3的内圆、外圆同圆心，并且设想的中间圆到圆环形磨轮内圆周距离与到圆环形磨轮外圆周距离相等：
Dm＝0.70D/cosα，其中D为圆柱形棒体1a横截面直径，同时也是球面1b底面圆的直径，本实施例中D值为3mm，圆环形磨轮内径取值为1.60mm，圆环形磨轮外径取值为3.20mm。
Claims (4)
1.一种圆棒形蓝宝石透镜球面的抛光方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将圆棒形蓝宝石透镜装夹在车床的夹头（2）上，将磨轮（3）装夹在车床的小车头上，所述磨轮为圆环形磨轮，在磨轮上固定抛光布；
2）调整车头，使得车头上的磨轮的轴心线与圆棒形蓝宝石透镜的水平中心线之间存在一个偏转角度α；
3)在圆棒形蓝宝石透镜一个端部的球面（1b）上施加抛光液，推动车头使磨轮上的抛光布与该球面（1b）接触；
4)启动磨轮做旋转运动对圆棒形蓝宝石透镜一个端部的球面进行化学机械抛光，即完成对圆棒形蓝宝石透镜一个端部的球面抛光；
5）重复步骤2-4对圆棒形蓝宝石透镜另一个端部的球面进行抛光。
2.按照权利要求1所述的圆棒形蓝宝石透镜球面的抛光方法，其特征在于：所述偏转角度α为透镜球面的顶点与透镜球面和圆柱形棒体相交圆周上一交点连线的垂直平分线与圆柱形棒体轴心线之间的夹角。
3.按照权利要求1所述的圆棒形蓝宝石透镜球面的抛光方法，其特征在于：所述车床为钟表车床。
4.按照权利要求1所述的圆棒形蓝宝石透镜球面的抛光方法，其特征在于：所述圆棒形蓝宝石透镜（1）与所述磨轮（3）一起作同时针方向旋转。
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