摘要：采用環(huán)行拋光技術(shù)實現(xiàn)大尺寸、高面形精度和細(xì)表面粗糙度要求的方形或長方形平面元件批量化加工的一條有效途徑。介紹了利用環(huán)行拋光工藝實際制作了兩塊320mm×320mm×35mm.和320×320×48mmUBK7材料的工藝實驗樣品。加工的結(jié)果是，透射元件獲得了鍍膜后雙次透射波前0.293λ(P-V,λ=0.6328um)和反射元部件的反射波前0.22λ(P-V,λ=0.6328um)的結(jié)果。
關(guān)鍵詞：環(huán)行浮動拋光技術(shù)；工藝實驗；透射波前；反射波前
1.前言
為了滿足大型光學(xué)系統(tǒng)對大口徑高精度平面光學(xué)元部件的需要，環(huán)行拋光技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用到實際光學(xué)元部件的生產(chǎn)中。采用環(huán)行拋光技術(shù)（本文中主要涉及大玻璃校正盤修磨的單環(huán)行拋光機）加工的光學(xué)元部件可以獲得較高的面形精度。對于圓形光學(xué)元部件來說，使用環(huán)行拋光技術(shù)可以得到λ/8（P-V），有多年光學(xué)加工經(jīng)驗的加工者可以加工到λ/20~λ/40。環(huán)形拋光技術(shù)在加工大口徑高精度平面光學(xué)元部件中，同傳統(tǒng)的加工方法相比，可以獲得更好的面形精度或波前精度，在加工異形光學(xué)元部件中更有優(yōu)勢。
2.大玻璃校正盤修磨的單環(huán)行拋光機環(huán)行拋光原理
在原理上，環(huán)行拋光運轉(zhuǎn)特性與傳統(tǒng)盤相同。任何兩個工件表面如能在任一部分任一方向上向彼此都能均勻接觸，其表面形狀必定是球面，其曲率可以是正、負(fù)或零。當(dāng)校正盤沿著徑向向外移動時，轉(zhuǎn)動力矩增大，使瀝青膠盤變凸；當(dāng)校正盤沿著徑向向內(nèi)移動時，轉(zhuǎn)動力矩減小，使瀝青膠盤變凹。
假設(shè)一個工件以角速度ω旋轉(zhuǎn)，以Ω旋轉(zhuǎn)的磨盤中心到工件旋轉(zhuǎn)中心距離為R，距工件旋轉(zhuǎn)中心距離為r，并相對磨盤中心和工件中心連線的角度為θ。磨盤的相對速度為V(r,θ)=.[R2Ω2+(Ω-ω)2+2rR(Ω-ω)cosθ]1/2.(1).當(dāng)Ω等于ω時，磨盤與工件之間的速度關(guān)系在任意位置都是一個常數(shù)。由于在環(huán)拋加工時加工件及校正盤處于自由狀態(tài)壓力均勻，從而使整個表面均勻磨削；當(dāng)Ω不等于ω.時，會產(chǎn)生一個徑向的磨損變化，使表面的磨削不均勻。
整個表面磨削量dh/dt.可由Preston.方程表示為：dh/dt=kPv=kP(ds/dt)。
式中，k.比例常數(shù)，它與被拋光材料、拋光膜層材料、拋光粉種類、拋光液濃度、PH值及拋光溫度等參數(shù)有關(guān)；P為局部壓力；V為相對速度，等于在dt.時間內(nèi)的行程ds的比值。
3.工藝實驗
3.1.環(huán)拋設(shè)備簡介
成都精密光學(xué)工程研究中心目前配備了三臺一米，三臺二米和一臺二點五米的環(huán)形平面拋光機，其中一米的設(shè)備主要加工Ф330毫米以內(nèi)的平面光學(xué)元部件，二米的設(shè)備主要加工Ф600毫米以內(nèi)的平面光學(xué)元部件，二點五米環(huán)拋設(shè)備主要用于Ф800毫米以內(nèi)的平面光學(xué)元部件。并且一米、二米的環(huán)拋設(shè)備均按照3臺一個機組配置，這樣的機組培植比單臺培植更有利于光學(xué)元部件面形的控制，使面形修正精度達到了用戶的要求，提高了工作效率，縮短了加工周期。
一米環(huán)拋設(shè)備和二米環(huán)拋設(shè)備主要由變頻器控制的調(diào)速電機、蝸輪蝸桿減速箱、基座、安放在平面軸承上的托盤、大理石及上面的拋光膜、校正盤、夾持用輔助工裝及可以檢查的正盤面形的帶翻轉(zhuǎn)裝置的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)組成。機床主軸轉(zhuǎn)速為0.3~3r/min。；該設(shè)備調(diào)整校正盤比較方便，視野開闊，上下被加工元件也比較方便，夾持器調(diào)整范圍比較大，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)可以方便校正盤面形的檢測及在設(shè)備休整或停機時存放校正盤。由于校正盤夾持器較長，夾持器在工作中尤其是校正盤與拋光膠盤面形不吻合的時候容易出現(xiàn)顫抖，影響膠盤的修正及被加工件的加工。
2.5m環(huán)拋設(shè)備主要由調(diào)速電機、齒輪減速箱、基座、安放在大齒圈上的托盤、大理石及拋光膜、校正盤及夾持校正盤和工件的橫梁支撐結(jié)構(gòu)及其他輔助工裝組成。機床主軸轉(zhuǎn)速為0~4r/min。該設(shè)備設(shè)計時將主機部分與橫梁支撐結(jié)構(gòu)分離，減少了主機與衡量結(jié)構(gòu)相互間的互相影響，同時采用橫梁支撐結(jié)構(gòu)增大了校正盤的剛性。但校正盤和工件的調(diào)整比較煩瑣，在調(diào)整過程中臟東西容易掉在拋光膠盤上，使被加工件出現(xiàn)道子。在光學(xué)加工中尤其是精拋光時最忌諱被加工件出現(xiàn)道子，這將直接影響到加工質(zhì)量、效率及加工單位的信譽。
3.2.工藝實驗
（1）方形元件的精細(xì)研磨。將方形元件用膠條或?qū)Ｓ霉ぱb上盤進行精細(xì)研磨。一般大口徑光學(xué)元部件的精細(xì)研磨最后一道砂用W14金剛砂研磨，研磨時必須將兩面磨透，并將等厚控制在0.01以內(nèi)，面形微凹一些，有利于基板的拋光修面形精度。觀察表面砂眼粗細(xì)均勻，沒有新的道子及外傷。
（2）方形元件的初拋光�？蓪⒎叫卧�件用點膠上盤進行初拋光。剛開始時應(yīng)該勤加拋光粉，拋光粉的濃度要大一些，以降低光學(xué)表面粗糙度和提高拋光效率，并在將光學(xué)元部件基板拋亮的過程中逐步修正面形精度，最終將面形控制在1.5λ左右，表面疵病控制在Ⅲ級。[/R]