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BK7光学平面玻璃环抛工艺实验研究
大口径光学平面玻璃元件是激光核聚变系统(ICF)的核心部件,为保证激光
打靶的准确性和系统的安全性,人们对光学玻璃的加工精度有着严苛的要求。环
形抛光具有良好的全频谱均匀去除能力、加工精度高和生产成本低等特点,使其
成为大口径光学元件加工的首选方式,但是我国的环抛技术严重依赖操作者的经
验,加工效率低下,究其原因是对抛光过程中工件材料去除的规律、抛光工艺参数
对抛光面形的影响规律认识不够。
本文基于环形抛光加工技术,研究了BK7光学平面玻璃的材料去除量,进一
步实验,建立了材料去除率数学模型,将其用于加工分析,优化环抛加工工艺,最
终用于Φ300×28mm的大口径BK7光学玻璃的抛光加工,主要内容如下:1)在环形
抛光机床上以抛光盘转速、抛光压强为实验变量,对BK7光学玻璃的材料去除量
及抛光后的工件表面质量进行了研究。结果表明:工件材料去除量是和抛光速度、
抛光压强成正比的;抛光压力的增大,工件表面容易出现划痕。
2)在前面实验的基础上,进一步研究了BK7光学玻璃的抛光材料去除率,提
出了一种工件抛光表面高度绝对变化量的测量方法,并建立了基于Preston方程
的BK7光学玻璃材料去除率数学模型。3)在主动式环形抛光机床上,研究了转速
比、工件偏心距、修正盘偏心距这些抛光参数与BK7光学玻璃抛光面形的关系,
结合前面的理论对实际抛光加工进行了分析和指导。
并加工出了面形PV值为0.09λ和PV0.2λ(λ=632.8nm)的高精度面形的
BK7光学玻璃(Φ100mm)。4)通过前面章节的理论和工艺实验,对直径300mm的BK7
光学玻璃进行抛光加工,成功达到了加工要求。
针对抛光过程中,工件出现的“塌边”现象,通过对抛光接触区域的压强进行
仿真,以抛光压强的角度对其进行了解释,并发现在工件表面进行加载可以有效
的降低工件材料去除的不均匀性。
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