CN1803403A - 液体喷射抛光的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体喷射抛光的方法，将混有磨料粒子的抛光液用高压泵进行加速，从喷管喷出，射向工件表面，与工件发生碰撞，对工件表面进行抛光，其特征在于：以加工区域中心的法线为轴，使所述喷管与工件作相对转动，喷管管轴与加工区域中心的切面之间的夹角在30°至90°之间，喷管的内径为d，当夹角为90°时，管轴延长线与工件表面的交点和加工区域中心间的距离在0.5d至1d之间，当夹角小于90°时，管轴延长线与工件表面的交点和加工区域中心间的距离在0.2d至d之间。本发明在加工区域可以获得较理想的去除函数，适宜于数控抛光的实现；特别适合于光学加工，例如反射面加工、透镜加工等需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学抛光工艺，尤其是一种液体喷射抛光的方法，特别适合于光学元件的抛光处理。
背景技术
液体喷射抛光技术是一种新的光学抛光工艺，它是依靠高速流动的液体及其携带的磨料粒子冲刷工件表面达到抛光的目的。与传统的抛光技术比较，液体喷射抛光的优点是，其加工工具是液体，不存在抛光盘磨损的情况，去除函数保持恒定，面形精度易于控制；同时，由于在加工过程中，抛光液不断循环流动，能保证抛光工件温度不变，还能自动清除加工下来的碎屑；再者，抛光头由一很小的液体柱实现，能适合各种形状工件的抛光，抛光特性不受工件位置的影响。
液体喷射抛光的简易装置，参见附图1所示，混有磨料粒子的抛光液[4]经高压泵[1]加速后，以极高的速度从喷管[2]喷出，射向工件[3]表面，与工件[3]发生碰撞，对工件[3]表面进行抛光。
去除函数是抛光模在单位时间内在确定的抛光区域内的材料去除量，用于描述小工具抛光模在工作区域的去除特征。在工件表面上移动去除函数，将每一区域所去除的材料进行叠加，就可以得到工件表面各区的去除量。
在数控抛光技术中，较理想的去除函数应是高斯型去除函数。然而，目前的实验研究表明，在液体喷射抛光中，当采用垂直喷射时(液体柱垂直于工件加工区域表面)，获得的是圆形抛光区，其呈中间几乎没有去除而边缘有去除的W型环状分布结构，如附图2所示；当液体柱与加工区域表面以一定角度喷射时，在扁圆形的抛光区内材料去除区域呈弯月形分布结构。可以看出，采用这些常用的喷射方式，获得的去除函数与理想的去除函数差别很大，因此，难以实现数控操作。
发明内容
本发明目的是提供一种能得到近似理想去除函数的液体喷射抛光的方法，以便于数控抛光的实现。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种液体喷射抛光的方法，将混有磨料粒子的抛光液用高压泵进行加速，从喷管喷出，射向工件表面，与工件发生碰撞，对工件表面进行抛光，以加工区域中心的法线为轴，使所述喷管与工件作相对转动，喷管管轴与加工区域中心的切面之间的夹角在30°至90°之间，喷管的内径为d，当夹角为90°时，管轴延长线与工件表面的交点和加工区域中心间的距离在0.5d至1d之间，当夹角小于90°时，管轴延长线与工件表面的交点和加工区域中心间的距离在0.2d至d之间。
上述技术方案中，主要的发明构思是，通过喷管与工件的相对转动，使得抛光区在抛光过程中发生有规律的变化，进而叠加出近似理想去除函数的抛光区。由此，通过改变加工区域，进行上述抛光，可以实现数控的液体喷射抛光。其中，喷管与工件的相对转动，既可以是喷管转动，也可以是工件转动，但从实现方便的角度，以工件转动为宜。
进一步的技术方案，所述喷管管轴与加工区域中心的切面垂直，抛光液连续喷射。
或者，所述喷管管轴与加工区域中心的切面垂直，抛光液间隙喷射，喷管相对加工区域中心转动一周，抛光液至少喷射4次。
连续喷射和间隙喷射的目的均为实现在同一加工区域中多个加工位置的叠加，其中，连续喷射可视为无限个加工位置的叠加，因而能获得更为理想的去除函数。由于喷管管轴与加工区域垂直，在相对加工区域中心转动时，通过限定管轴中心与加工区域中心间的距离，可以使得加工区域中心处叠加的去除量最大，呈现近似高斯分布。
另一种技术方案，所述喷管管轴与加工区域中心的切面之间的夹角小于90°，抛光液连续喷射。
或者，所述喷管管轴与加工区域中心的切面之间的夹角小于90°，抛光液间隙喷射，喷管相对加工区域中心转动一周，抛光液至少喷射4次。
由于管轴与工件表面法线间存在夹角，产生的弯月形分布结构的抛光区随喷管转动，叠加获得所希望的抛光区去除函数。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.由于本发明采用了使喷管相对于加工区域中心转动的方法，实现了抛光区的多形态叠加，因而在加工区域可以获得较理想的去除函数，适宜于数控抛光的实现；
2.当本发明采用喷管垂直于加工区域的方法时，原来形成的W型环状分布结构被合成为近似于高斯分布，是数控时所需要的理想的去除函数；
3.当本发明采用喷管与加工区域呈一定角度的方法时，也能获得较理想的去除函数，且可以适用于某些特定加工场合的需要；
4.本发明的液体喷射抛光方法，特别适合于光学加工，例如反射面加工、透镜加工等需要。
附图说明
附图1为液体喷射抛光工艺的简易装置结构示意图；
附图2为采用垂直喷射时获得的抛光区W型环状分布结构示意图；
附图3为本发明实施例一的抛光区分布结构示意图；
附图4为本发明实施例一获得的去除函数示意图；
附图5为本发明实施例二的多位置叠加喷管位置示意图。
其中：[1]、高压泵；[2]、喷管；[3]、工件；[4]、抛光液。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见附图3和4所示，一种液体喷射抛光的方法，将混有磨料粒子的抛光液用高压泵进行加速，从喷管喷出，射向工件表面，与工件发生碰撞，对工件表面进行抛光，所述喷管直径为1.2毫米，工件以加工区域中心的法线为轴转动，喷管管轴与加工区域中心的切面垂直，管轴延长线与工件表面的交点和加工区域中心间的距离在1毫米左右，使工件以角速度ω＝168转/分钟旋转，工作距离7毫米，工作压力4.5bar，作用时间8分钟，抛光液连续喷射。
参见附图3所示，为本实施例形成的抛光区的分布结构示意图，由图4可以进一步更清楚地看出，去除函数为近似高斯函数。
实施例二：参见附图5所示，一种液体喷射抛光的方法，将混有磨料粒子的抛光液用高压泵进行加速，从喷管喷出，射向工件表面，与工件发生碰撞，对工件表面进行抛光，所述喷管管轴与加工区域中心的切面垂直，抛光液间隙喷射，喷管相对加工区域中心转动一周，抛光液喷射4次。
实施例三：一种液体喷射抛光的方法，将混有磨料粒子的抛光液用高压泵进行加速，从喷管喷出，射向工件表面，与工件发生碰撞，对工件表面进行抛光，所述喷管管轴与加工区域中心的切面之间的夹角为60°，抛光液连续喷射。
实施例四：一种液体喷射抛光的方法，将混有磨料粒子的抛光液用高压泵进行加速，从喷管喷出，射向工件表面，与工件发生碰撞，对工件表面进行抛光，所述喷管管轴与加工区域中心的切面之间的夹角为60°，抛光液间隙喷射，喷管相对加工区域中心转动一周，抛光液至少喷射4次。
Claims (5)
1.一种液体喷射抛光的方法，将混有磨料粒子的抛光液用高压泵进行加速，从喷管喷出，射向工件表面，与工件发生碰撞，对工件表面进行抛光，其特征在于：以加工区域中心的法线为轴，使所述喷管与工件作相对转动，喷管管轴与加工区域中心的切面之间的夹角在30°至90°之间，喷管的内径为d，当夹角为90°时，管轴延长线与工件表面的交点和加工区域中心间的距离在0.5d至1d之间，当夹角小于90°时，管轴延长线与工件表面的交点和加工区域中心间的距离在0.2d至d之间。
2.根据权利要求1所述的液体喷射抛光的方法，其特征在于：所述喷管管轴与加工区域中心的切面垂直，抛光液连续喷射。
3.根据权利要求1所述的液体喷射抛光的方法，其特征在于：所述喷管管轴与加工区域中心的切面垂直，抛光液间隙喷射，喷管相对加工区域中心转动一周，抛光液至少喷射4次。
4.根据权利要求1所述的液体喷射抛光的方法，其特征在于：所述喷管管轴与加工区域中心的切面之间的夹角小于90°，抛光液连续喷射。
5.根据权利要求1所述的液体喷射抛光的方法，其特征在于：所述喷管管轴与加工区域中心的切面之间的夹角小于90°，抛光液间隙喷射，喷管相对加工区域中心转动一周，抛光液至少喷射4次。
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2006
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