光学加工中抛光垫与工件的界面接触形式
作者:管理员    发布于:2017-05-17 15:57:09    文字:【】【】【


    抛光是光学加工中获得超精密表面的主要手段.为明确抛光垫特征对平面光学元件抛光面形的影响规律,分析了抛光垫与工件之间的界面接触形式,并建立接触力学分析模型,运用有限元方法分析了工件与抛光垫之间的接触压力分布情况,获得了抛光垫厚度及表面球半径等特征对抛光压力分布的影响规律.基于理论分析结果,提出了一种新的平面抛光面形控制技术.在实验中对一块尺寸为430 mm×430 mm×60 mm的熔石英元件进行了加工,通过将抛光垫表面修整为微凸面,同时对抛光转速比进行精确控制,实现了工件面形精度的快速收敛.


    抛光垫在光学抛光中起着重要的作用,加工区域中的抛光粉磨粒借助抛光垫的支撑作用,对工件表面刮擦来实现材料去除。抛光垫的力学性能组织特征,宏观形貌直接影响到磨粒对工件表面的机械作用有力,从而影响到抛光效率和抛光面形。聚氨酯抛光垫由于具有较高的材料去除率以及耐磨性好的特点,被广泛应用于半导体硅晶片及光学元件的抛光。


    抛光垫对于工件面形的影响,根据工件抛光垫之间的抛光液膜厚度的不同,在抛光中可能存在三种界面接触形式,直接接触或实体接触,半接触,非接触(或液体润滑接触)。当抛光压力较高,工件与抛光盘相对运动速度较小时抛光界面的接触形式将表现为直接接触。


    根据抛光的化学机械作用理论,工件表面由于化学反应形成的软化层被机械作用去除,而抛光表面材料去除的机械作用主要来自磨粒对工件表面机械作有,根据磨损原理,磨粒对工件表面机械作用所产生的材料去除包含二体磨损,三体磨损及冲蚀磨损。通常三体磨损比二体磨损率要低一个数量级以上,而悬浮于抛光液中的磨粒在抛光转速较低时其对工件表面的冲蚀磨损也微不足道,因此,在一般的光学玻璃抛光中,特别是在初抛阶段,工件表面材料的去除的主要形式为二体磨粒磨损,而二体磨粒磨损只能发生在工件与抛光垫直接接触情况下,此时抛光压主要由抛光垫承担。

脚注信息
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