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发表于 2009-8-31 09:41:51
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来自： 中国山东
① ELID镜面磨削原理
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ELID磨削系统包括：金属结合剂超微细粒度超硬磨料砂轮、电解修整电源、电解修整电极、电解液(兼作磨削液)、接电电刷和机床设备。磨削过程中，砂轮通过接电电刷与电源的正极相接，安装在机床上的修整电极与电源的负极相接，砂轮和电极之间浇注电解液，这样，电源、砂轮、电极、砂轮和电极之间的电解液形成一个完整的电化学系统。
) m0 H0 L+ I. X2 p3 Q采用 ELID磨削时，对所用的砂轮、电源、电解液均有一些特殊要求。1 M% \# L# M. N9 t8 k
要求砂轮的结合剂有良好的导电性和电解性、结合剂元素的氢氧化物或氧化物不导电，且不溶于水，ELID磨削使用的电源，可以采用电解加工的直流电源或采用各种波形的脉冲电源或直流基量脉冲电源。在 ELID磨削过程中，电解液除作为磨削液外，还起着降低磨削区温度和减少摩撩的作用，ELID磨削一般采用水溶性磨削液，全属基结合剂砂轮的机械强度高，通过设定合适的电解量，砂轮磨损小。同时能得到高的形状精度。应用这个原理，能实现从平面到非球面，各种形状的光学元件的超精密镜面磨削。7 P/ u9 ^! p9 B9 j- l
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②ELID镜面磨削实验系统) X6 T4 h) w# h9 `7 S5 v
3 M% J# A5 x- m+ j0 @在 Rank Pneumo公司的 ASG―2500T机床上，装上由砂轮、电源、电极、磨削液等组成大森整 ELID系统毛坯粗成形加工时使用400#、半精加工时使用1000#或2000#、作镜面磨削时使用4000#(平均粒径约为4μm)或8000#(平均粒径约为2μm)的铸铁结合剂金刚石砂轮，电解修锐电源(ELID电源)，使用的是直流高频脉冲电压式专用电源，工作电压为60V，电流为 lOA。所用的磨削液，使用时要求用纯水将水溶性磨削液 AFH―M和 CEM稀释50倍。
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4 Y* H9 O! D1 d" B, z0 t- R, ?$ i0 u2 ~: t③ ELID镜面磨削实验方法和实验结果; @, Y! i( b+ M( h
$ q% |4 P0 x! D$ R作非球面加工时，通过安装在工件轴上的碗形砂轮(325#铸铁结合剂金刚石砂轮为φ30×W2mm)进行平砂轮的只成形体整，作10min的电解初期修锐之后，经过400#的粗磨和1000#的半精加工，最后再用4000#进行 ELID镜面磨削，在超精密非球面加工机床上，借助 ELID磨削技术，成功地加工出了光学玻璃 BK―7非球面透镜。面型精度达到优于 o．2μm，表面粗糙度达Ra20nm，而对于稍软如 LASFN30和Ge等材料的非球面加工，同样能达到面型精度优于 O．2-O．3μm，表面粗糙度达 Ra30nm。
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4非球面零件的超精密抛光(研磨)技术# _5 F$ X H1 H, Y p
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超精密抛光是加工速度极慢的一种加工方法。不适合形状范成法加工，近年来，由于短波长光学元件、OA仪器和 AV机器等的飞速发展，对零件的表面粗糙度提出了更高的要求，到目前为止还没有比超精密抛光更好的实用的方法，尤其当零件的表面粗糙度要求优于 0．0lμm时，这种方法是不可缺少的，对形状精度要求很高的工件，如果采用强制进给的方法进行切削或进行磨削时，其形状精度将直接受到机床进给定位精度的影响，达到所在反应，并由此引起的加工作用，在工件表面上存在同样微小凹的部分，在一般情况下，只能获得波纹起伏较大的表面。
3 j( P# U1 G* I4 `. S2 y日本大阪大学工学部森勇芷教授等人利用 EEM开发了一种三轴(x、 z、 C)数控光学表面范成装置，利用该装置加工时，一边在工件表面上控制聚胺脂球的滞留时间，一边用聚胺脂球扫描加工对象的物全领域，利用该装置能加工高精度的任意曲面。 1 Q1 x, k* w4 p: [1 d( r+ b: W
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5非球面零件等离子体的 CVM(Chemical Vaporization Machining)技术
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7 L% f0 b3 ^2 X4 c目前广泛采用的切削、研磨、抛光等机械加工方法，由于加工材料中存在微细裂纹或结晶中的品格缺陷等原因，无论怎样提高加工精度，改进加工装置，总存在一定的局限性，为此，日本大阪大学工学部森勇正教授提出了一种用化学气体加工的新的加工工艺方法，称为等离子 CVM法，这是一种利用原子化学反应，获得超精密表面的一种技术，其加工原理和等离子体刻蚀一样，在等离子体中，被激活的游离基和工件表面原于起反应，将之变成挥发性分子，并通过气体蒸发实现加工的，在高压力下所产生的等离子体，能够生成密度非常高9 ~* ?) w0 U5 j" j Q4 O
的游离基，所以这种加工方法能达到与机械加工方法相匹敌的加工速度。
4 s3 I. n3 B) M0 e6 P2 I1 L在高压力下，由于气体分子的平均自由行程极小，等离子体局限在电极附近。所以可以通过电极扫描，加工出 O．01μm精度的任意形状的零件，另外可以以50μm／min的速度加工单晶硅平面，加工工件的表面粗糙度可达0.1nm(Rrms)。
S( n2 T3 v: j s2 H6 z下个世纪，在硅芯片加工和半导体曝光装置用的非球面透镜加工等很多领域中，将应用 CVM技术，当前有人正在研究通过 CVM和 EEM的组合，加工同步加速器用的 X射线反射镜等原子级平坦的任意曲面。 / ]6 O) @! O, _- |
) u* Q0 X/ z, `; k; F: K3 |6非球面零件复制技术% \" |+ ^6 t5 R4 a3 h) s: @0 z
4 q9 ]+ s8 d% b' {, q8 Y用控制除去厚度的抛光(研磨)方法能够制造出高精度的非球面零件，但和一般的光学零件加工方法相比，这种方法的加工效率很低，解决这个问题的方法之一有复制技术，即塑料注射成形和玻璃的模压成形技术，这种技术能够制造一部分非球面透镜。塑料透镜注射成形是将熔化的树脂注入模具内，一边施加压力，一边冷却固化的加工方法，这种方法能够进行廉价、大批量生产，但存在塑料自身的某些问题，如温度变化、吸湿导致透镜折射率的变化。
% n( E; d2 U. H4 b# m玻璃的模压成形是代替切削、磨削、研磨加工透镜、棱镜的最佳的小型零件大批量生产方法。模压成形技术是将模具内的温度控制在冲压的玻璃转移温度以上p软化温度以下，在模具内，进入有流动性的玻璃，加压成形，并且保持这种状态20s以上，直到成形了的玻璃温度分布均匀化，将模具的形状精度作到0．1 μm，表面粗糙度作到0．01μm以下，在上述条件下加压成形，能加工出和模具精度相近的零件。 |
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发表于 2009-8-31 09:40:15