CN114871902A - 一种大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘 - Google Patents

一种大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，包括配形抛光盘和异形零件加工抛光盘，异形零件加工抛光盘嵌入配形抛光盘内，异形零件加工时，柔性抛光盘放置在抛光模上，待抛光面与抛光模表面之间磨削抛光；配形抛光盘包括适配基板和配形介质，配形介质通过第一粘接胶粘贴在适配基板上；异形零件加工抛光盘包括待加工异形零件和异形胶模，待加工异形零件通过第二粘接胶粘贴在异形胶模上。本发明通过采用大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘与传统异形零件抛光盘加工零件相比有了巨大的改善效果，显著提高了高精度大口径超径厚比异形平面光学零件的加工效率和表面质量。

Description

一种大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘
技术领域
本发明属于光学零件冷加工技术领域，主要解决军用装备上出现的200mm以上超径厚比异形光学窗口高精度抛光加工的技术瓶颈问题，在融合先进分离抛光加工和传统古典抛光加工技术上盘方法，形成独特的异形光学零件抛光加工柔性上盘法，解决了超径厚比异形光学元件在研磨抛光过程中，出现的运动轨迹不可控、零件重心不易控制等加工技术难题，同时能够显著提高大口径超径厚比异形平面光学零件加工效率。
背景技术
如图3所示，传统的超径厚比异形平面光学零件抛光上盘法，通常采用使用圆形或其他规则形状的铝材质作为零件胶模，首先将异形光学零件放置在胶模中部，空余部分使用相同材料的介质配制成一个与胶模大小相同的圆形或其他规则形状的异形零件抛光盘，然后使用火漆或者柏油在配形介质6和待加工异形零件5的粘接面上制作粘接胶点1，并将异形零件抛光盘工作面向下放置于具备一定面形精度的平面压板上，最后加热铝制的异形胶模4至火漆或柏油可软化的温度后，将异形胶模4压制在待加工异形零件5和配形介质6粘接面上，并用压坨3压制定形，形成抛光盘。
对于200mm以上大口径超径厚比异形平面光学零件采用传统上盘方法主要存在三大问题，一是传统方法工序复杂、工装模具数量多，很难将所有异形零件抛光盘的被加工零件粘接到同一个平面上；二是粘接好异形光学零件抛光盘的体积大、重量大，在抛光过程中由于磨抛接触面积过大，巨大切向力使模具表面抛光层热量成倍增加，导致抛光模表面因受热变形严重，使得研磨运动轨迹难以控制；三是由于采用的是火漆或柏油的粘接方法，对于异形零件来说，粘接点难以在异形零件表面均匀分布，产生严重不均匀的应力，导致抛光过程的面形精度发生畸变，从而降低加工效率，致使200mm以上大口径超径厚比异形平面光学零件的抛光加工很难满足指标要求。
针对200mm以上大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，国外在这方面公开的加工技术中极为少见，国内众多光学零件生产企业，对于异形类光学零件抛光加工均采用的是传统的上盘方法。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：针对异形光学零件抛光使用传统上盘方法出现的问题，制作一种大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，解决以上加工难点，主要包括：柔性抛光盘制作工序、消除抛光模表面变形和粘接剂应力不均匀的问题，提升加工效率。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，其包括配形抛光盘和异形零件加工抛光盘，异形零件加工抛光盘嵌入配形抛光盘内，异形零件加工时，柔性抛光盘放置在抛光模上，待抛光面与抛光模表面之间磨削抛光；配形抛光盘包括适配基板和配形介质，配形介质通过第一粘接胶粘贴在适配基板上；异形零件加工抛光盘包括待加工异形零件和异形胶模，待加工异形零件通过第二粘接胶粘贴在异形胶模上。
其中，还包括：配形介质6，填补圆形适配基板空余部分。
其中，所述适配基板为圆形，材料膨胀系数为(1.8～2.5)e-5/℃铸铝，工作表面平面度3μm～8μm。
其中，所述适配基板直径尺寸比被加工零件的最大对角线尺寸大5％～10％。
其中，所述配形介质材料与待加工异形零件材料相同，厚度与待加工异形零件的厚度相同。
其中，所述异形胶模采用2A12铝板制作，其外形与待加工异形零件形状一致，且外沿尺寸比待加工异形零件大1mm～10mm。
其中，所述第一粘接胶粘接适配基板与配形介质，耐温范围-50℃～+250℃。
其中，所述第二粘接胶粘接异形胶模与待加工异形零件，(50±2)天的耐温性80℃～120℃，(4±1)小时的耐温性100℃～150℃。
其中，所述异形零件加工抛光盘与配形抛光盘之间的间隙：0.5mm～8mm。
本发明还提供一种大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘的上盘方法，包括以下步骤：
S1：加工适配基板：材质为铸铝，适配基板工作表面平面度小于0.05mm，并进行高温时效处理；
S2：加工配形介质：按照待加工异形零件的厚度，划切相同材质、相同厚度的光学材料，形状按照异形零件外形以外的空余部分，将圆形适配基板空余部分全部填补齐全，配形介质相互之间、配形介质与异形零件之间留有3mm～10mm的缝隙；配形介质抛光面行保护性倒角，倒角宽度不少于2mm；
S3：制作配形抛光盘：使用适配基板与配形介质之间的第一粘接胶将加工好的配形介质粘贴在圆形适配基板上，控制配形介质相互之间、配形介质与异形零件之间缝隙不大于10mm；
S4：加工配形抛光盘：将粘接好的配形抛光盘加工面进行精磨、抛光，使工作表面平面度＜2um，光洁度优于V级；
S5：加工用于粘接异形零件的异形胶模：按照异形零件外形尺寸，设计加工大于异形零件外形尺寸3mm～5mm的平面胶模，采用2A12铝板制作并进行时效处理；
S6：异形零件表面保护：使用低粘力胶带或保护贴对非加工表面进行防护处理；
S7：制作异形零件加工抛光盘：使用异形胶模与异形零件之间的第二粘接胶将异形零件与异形胶模粘接；
S8：将异形零件加工抛光盘放入配形抛光盘内，间距0.5mm～3mm，构成异形平面光学零件柔性抛光盘。
(三)有益效果
随着光电系统的发展，多元化、多功能、多波段光学系统对于大口径异形光学零件的要求越来越高，高效地加工高精度大口径异形光学零件逐渐成为了技术难点，本发明通过采用大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘与传统异形零件抛光盘加工零件相比有了巨大的改善效果，显著提高了高精度大口径超径厚比异形平面光学零件的加工效率和表面质量。
附图说明
图1和图2分别为本发明的柔性配形抛光盘的俯视图和主视图。
图3为本发明的异形零件加工抛光盘主视图。
图4和图5分别为传统异形零件抛光盘俯视图和主视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1至图4所示，本实施例大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘包括配形抛光盘和异形零件加工抛光盘，异形零件加工抛光盘嵌入配形抛光盘内，异形零件加工时，柔性抛光盘放置在抛光模上，待抛光面与抛光模表面之间磨削抛光；配形抛光盘包括适配基板01和配形介质2，配形介质2通过第一粘接胶粘贴在适配基板01上；异形零件加工抛光盘包括待加工异形零件5和异形胶模4，待加工异形零件5通过第二粘接胶粘贴在异形胶模4上。
柔性抛光盘还包括：配形介质6，填补圆形适配基板空余部分。
第一粘接胶和第二粘接胶均为图示中的粘接剂1形成。
本实施例中，柔性抛光盘的各组成部件要求如下：
适配基板：为圆形，材料膨胀系数为(1.8～2.5)e-5/℃铸铝，工作表面平面度3μm～8μm，其直径尺寸比被加工零件的最大对角线尺寸大5％～10％；
配形介质：与待加工异形零件材料相同，厚度与待加工异形零件的厚度相同；
异形胶模：采用2A12铝板制作，其外形与待加工异形零件形状一致，且外沿尺寸比被加工件大1mm～10mm；
第一粘接胶：用于适配基板与配形介质之间的粘接胶，耐温范围-50℃～+250℃，密封性能好、抗老化性能优并且具备优异的耐热水性能；
第二粘接胶：用于异形胶模与异形零件之间的粘接胶，长期(50±2天)耐温性80℃～120℃，短期(4±1小时)耐温性100℃～150℃；
异形零件加工抛光盘与配形抛光盘之间的间隙：0.5mm～8mm。
基于上述柔性抛光盘，本实施例还提出一种大口径超径厚比异形平面光学零件柔性上盘方法，具体实施过程为：
S1：加工适配基板：材质为铸铝，适配基板工作表面平面度小于0.05mm，并进行高温时效处理；
S2：加工配形介质：按照待加工异形零件的厚度，划切相同材质、相同厚度的光学材料，形状按照异形零件外形以外的空余部分，将圆形适配基板空余部分全部填补齐全，注意配形介质相互之间、配形介质与异形零件之间需要留有3mm～10mm的缝隙；配形介质抛光面需要进行保护性倒角，倒角宽度不少于2mm；
S3：制作配形抛光盘：使用适配基板与配形介质之间的第一粘接胶将加工好的配形介质粘贴在圆形适配基板上，控制配形介质相互之间、配形介质与异形零件之间缝隙不大于10mm；
S4：加工配形抛光盘：将粘接好的配形抛光盘加工面进行精磨、抛光，使工作表面平面度＜2um，光洁度优于V级；
S5：加工用于粘接异形零件的异形胶模：按照异形零件外形尺寸，设计加工大于异形零件外形尺寸3mm～5mm的平面胶模，采用2A12铝板制作并进行时效处理；
S6：异形零件表面保护：使用低粘力胶带或保护贴对非加工表面进行防护处理；
S7：制作异形零件加工抛光盘：使用异形胶模与异形零件之间的第二粘接胶将异形零件与异形胶模粘接；粘接定形时，使用压坨3放置在异形胶模4进行压紧。
S8：将异形零件加工抛光盘放入配形抛光盘内，间距0.5mm～3mm，构成异形平面光学零件柔性抛光盘。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，其特征在于，包括配形抛光盘和异形零件加工抛光盘，异形零件加工抛光盘嵌入配形抛光盘内，异形零件加工时，柔性抛光盘放置在抛光模上，待抛光面与抛光模表面之间磨削抛光；配形抛光盘包括适配基板和配形介质，配形介质通过第一粘接胶粘贴在适配基板上；异形零件加工抛光盘包括待加工异形零件和异形胶模，待加工异形零件通过第二粘接胶粘贴在异形胶模上。
2.如权利要求1所述的大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，其特征在于，还包括：配形介质6，填补圆形适配基板空余部分。
3.如权利要求2所述的大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，其特征在于，所述适配基板为圆形，材料膨胀系数为(1.8～2.5)e-5/℃铸铝，工作表面平面度3μm～8μm。
4.如权利要求3所述的大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，其特征在于，所述适配基板直径尺寸比被加工零件的最大对角线尺寸大5％～10％。
5.如权利要求4所述的大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，其特征在于，所述配形介质材料与待加工异形零件材料相同，厚度与待加工异形零件的厚度相同。
6.如权利要求5所述的大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，其特征在于，所述异形胶模采用2A12铝板制作，其外形与待加工异形零件形状一致，且外沿尺寸比待加工异形零件大1mm～10mm。
7.如权利要求6所述的大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，其特征在于，所述第一粘接胶粘接适配基板与配形介质，耐温范围-50℃～+250℃。
8.如权利要求7所述的大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，其特征在于，所述第二粘接胶粘接异形胶模与待加工异形零件，(50±2)天的耐温性80℃～120℃，(4±1)小时的耐温性100℃～150℃。
9.如权利要求8所述的大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘，其特征在于，所述异形零件加工抛光盘与配形抛光盘之间的间隙：0.5mm～8mm。
10.基于权利要求9所述大口径超径厚比异形平面光学零件柔性抛光盘的上盘方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：加工适配基板：材质为铸铝，适配基板工作表面平面度小于0.05mm，并进行高温时效处理；
S2：加工配形介质：按照待加工异形零件的厚度，划切相同材质、相同厚度的光学材料，形状按照异形零件外形以外的空余部分，将圆形适配基板空余部分全部填补齐全，配形介质相互之间、配形介质与异形零件之间留有3mm～10mm的缝隙；配形介质抛光面行保护性倒角，倒角宽度不少于2mm；
S3：制作配形抛光盘：使用适配基板与配形介质之间的第一粘接胶将加工好的配形介质粘贴在圆形适配基板上，控制配形介质相互之间、配形介质与异形零件之间缝隙不大于10mm；
S4：加工配形抛光盘：将粘接好的配形抛光盘加工面进行精磨、抛光，使工作表面平面度＜2um，光洁度优于V级；
S5：加工用于粘接异形零件的异形胶模：按照异形零件外形尺寸，设计加工大于异形零件外形尺寸3mm～5mm的平面胶模，采用2A12铝板制作并进行时效处理；
S6：异形零件表面保护：使用低粘力胶带或保护贴对非加工表面进行防护处理；
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