4-12  环形抛光的生产工艺

杨李茗  刘民才  刘义彬

在大口径超精密平面光学元件加工中，环形抛光(简称环抛)是一种重要的抛光技术。由于抛光的过程复杂，并受很多因素影响，环抛加工技术一直未能取得有效突破，也未能形成稳定的生产能力。文中用主动轮方法精确控制校正盘和元件转速，进行抛光胶配比实验及新抛光胶盘的制作、抛光胶盘开槽改进、新制胶盘面形快速收敛、区域环境的控制改进、改变抛光液pH值控制胶盘老化等，以提高环形抛光的效率。

环抛机进行主动轮改造后，校正盘和元件的自转基本可控。通过改变校正盘和元件的自转速度，可以调节校正盘和元件各部分的磨削效率，从而达到了修正面形的目的。抛光沥青的选择对于抛光效果极其重要。优质的抛光沥青要具备良好的一致性、合适的硬度、弹性和软化点。通过大量实验选用“Gugolz”抛光沥青进行配比，并制作了新的抛光胶盘。胶盘的应用情况表明所选用的沥青配比比较理想。抛光盘在浇制完成后必须开槽，这样作不但便于沥青流动，还能使抛光过程中产生的热量顺利散发。开槽的方式主要有3种：方槽、菱形槽和射线状槽，实验选择的是方槽，其优点是制作和维护都比较方便。实验研究了槽宽、槽深和槽与槽之间间隔对抛光质量和元件面形收敛效率的影响，得到了适合2 m环抛胶盘的开槽尺寸。新制胶盘的面形在未经修正前是很差的，需要对其进行一段时间的修正才能进入实际加工阶段。通常这段时间为一个月左右。为提高生产效率，必须缩短沥青胶盘的修正周期。实验利用校正盘原有面形精度和校正盘对沥青盘的挤压作用，反复挤压，也就是使沥青受挤压→形变恢复→受挤压，不断的循环，结果只需要一周左右的时间就使抛光盘接近理想面形，效率大为提高。

与其他加工相比，精密光学加工一直受气候变化影响，每年有春、秋两个黄金加工期，在此期间加工的光学元件面形都比较规则、面形误差也比较小。但在其它时期表现为抛光盘面形不稳定，校正盘面形出现明显带差，加工的光学元件也出现明显的边角误差，面形收敛困难，虽然房间内开启中央空调进行温度稳定控制时，可以将温度及温度梯度控制在要求范围内，但是由于风流量较大，对抛光现场控制不好。针对这一情况，实验在夏季对环抛机进行了区域环境控制。通过环抛设备局部环境改变，可以在局部范围内调节工作环境温度梯度，使环境温度更趋于一致；减少空调风直接吹到抛光盘上。实验表明：进行了区域环境控制的环抛机加工能力远高于其它环抛机。环抛机的胶盘老化是影响加工效率的因素之一。实验证实保持抛光机液体环境偏酸性能够在一定程度上拟制胶盘的老化。