磨削機(jī)床及在該機(jī)床上加工非球面單晶硅透鏡的方法
【專利摘要】磨削機(jī)床及在該機(jī)床上加工非球面單晶硅透鏡的方法，它涉及一種磨削機(jī)床及單晶硅透鏡精密磨削加工的方法。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的傳統(tǒng)非球面透鏡磨削加工面形精度低，表面損傷嚴(yán)重，后續(xù)拋光量較大，嚴(yán)重降低非球面透鏡成形加工效率的問題。裝置：真空吸盤安裝在工作主軸上，單晶硅工件通過轉(zhuǎn)接夾具安裝在真空吸盤上，磨削主軸裝在Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)上，圓弧形金剛石砂輪安裝在磨削主軸的下端部，圓弧形金剛石砂輪的外圓弧與單晶硅工件表面相接觸。方法：?jiǎn)尉Ч韫ぜ蛨A弧型金剛石砂輪的安裝；單晶硅工件的外圓面磨削加工；單晶硅基準(zhǔn)端面的磨削加工；單晶硅工件的非球凹面磨削加工；單晶硅工件的非球凸面磨削加工。本發(fā)明用于非球面單晶硅透鏡的加工。
【專利說(shuō)明】磨削機(jī)床及在該機(jī)床上加工非球面單晶硅透鏡的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磨削機(jī)床及在該機(jī)床上加工軸對(duì)稱非球面單晶硅透鏡精密磨削加工的方法，具體涉及一種采用一定粒度的圓弧型碟片金剛石砂輪對(duì)單晶硅透鏡的非球面精密磨削成形加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，非球面單晶硅透鏡在軍用和民用產(chǎn)品上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，非球面透鏡用以替換球面透鏡，最顯著的優(yōu)勢(shì)在于可以修正球面透鏡在準(zhǔn)直和聚焦系統(tǒng)中所帶來(lái)的球差。通過調(diào)整曲面常數(shù)和非球面系數(shù)，非球面透鏡可以最大限度的消除球差。非球面透鏡(光線匯聚到同一點(diǎn)，提供光學(xué)品質(zhì))，基本上消除了球面透鏡所產(chǎn)生的球差(光線匯聚到不同點(diǎn)，導(dǎo)致成像模糊)。采用三片球面透鏡，增大有效焦距，用于消除球差。但是，一片非球面透鏡(高數(shù)值孔徑，短焦距)就可以實(shí)現(xiàn)，并且簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和提供光的透過率。非球面透鏡簡(jiǎn)化了光學(xué)工程師為了提高光學(xué)品質(zhì)所涉及的元素，同時(shí)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。例如在變焦系統(tǒng)中，通常情況下10片或者更多的透鏡被采用(附加:高的機(jī)械容差，額外裝配程序，提高抗反射鍍膜)，然而I片或者2片非球面透鏡就可以實(shí)現(xiàn)類似或更好的光學(xué)品質(zhì)，從而減小系統(tǒng)尺寸，提高成本率，降低系統(tǒng)的綜合成本。
[0003]然而，目前的軸對(duì)稱非球面單晶硅透鏡成形工藝，首先在銑磨機(jī)上對(duì)透鏡工件預(yù)成型，預(yù)成型后的表面粗糙度大，面形精度差，損傷層厚度大，導(dǎo)致后續(xù)拋光加工余量大，透鏡的整體加工效率極低，然后在磨邊機(jī)上加工透鏡外圓部分，工藝過程復(fù)雜。采用本發(fā)明的軸對(duì)稱非球面單晶硅透鏡加工方法，在一臺(tái)磨削加工機(jī)床上可以同時(shí)完成精密磨削非球凹凸面(工作面)以及外圓，簡(jiǎn)化了工藝加工過程，磨削加工后透鏡的表面粗糙度低，損傷層厚度小，面形精度高，凹凸面中心線對(duì)中誤差小，極大的減小了后續(xù)拋光加工余量，提高了透鏡的整體加工效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的傳統(tǒng)非球面透鏡磨削加工面形精度低，表面損傷嚴(yán)重，后續(xù)拋光量較大，嚴(yán)重降低非球面透鏡成形加工效率的問題。進(jìn)而提供一種磨削機(jī)床及在該機(jī)床上加工非球面單晶硅透鏡的方法。
[0005]本發(fā)明的裝置技術(shù)方案是:磨削機(jī)床包括X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)、工作主軸、Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)和Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)，Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)安裝在X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)上，工作主軸穿設(shè)在Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)上，Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)設(shè)置在X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的一側(cè)，所述磨削機(jī)床還包括真空吸盤、轉(zhuǎn)接夾具、磨削主軸和圓弧形金剛石砂輪，真空吸盤安裝在工作主軸上，單晶硅工件通過轉(zhuǎn)接夾具安裝在真空吸盤上，磨削主軸豎直安裝在Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)上，圓弧形金剛石砂輪安裝在磨削主軸的下端部，圓弧形金剛石砂輪的外圓弧與單晶硅工件表面相接觸，所述轉(zhuǎn)接夾具包括圓柱連接端和圓柱吸附端，圓柱連接端和圓柱吸附端由左至右依次固定連接并制成一體，且圓柱連接端的直徑大于圓柱吸附端的直徑，圓柱連接端和圓柱吸附端內(nèi)分別開設(shè)兩組正反相對(duì)設(shè)置的階梯孔。
[0006]本發(fā)明的方法技術(shù)方案是:通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0007]步驟一:單晶硅工件和圓弧型金剛石砂輪的安裝；
[0008]將單晶硅工件貼在真空吸盤轉(zhuǎn)接夾具上，并安裝在機(jī)床工件主軸的真空吸盤上，通過工件主軸驅(qū)動(dòng)單晶硅工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；將圓弧金剛石砂輪安裝在垂直布置的磨削主軸下端部，由磨削主軸驅(qū)動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0009]步驟二:單晶硅工件的外圓面磨削加工；
[0010]采用千分表對(duì)工件的外圓面進(jìn)行圓度測(cè)量并調(diào)整圓度誤差在20?40 μ m;通過X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)、Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)和Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)的移動(dòng)使圓弧形金剛石砂輪接觸單晶硅工件外圓面，編制Z軸方向直線運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行單晶硅工件外圓精密磨削加工至所要求尺寸，加工參數(shù)為:工作主軸的轉(zhuǎn)速為350?500rpm，圓弧形金剛石砂輪的轉(zhuǎn)速為4000?8000rpm，磨削深度為2?20 μ m，磨削進(jìn)給速度為10?100mm/min，磨削液為水基乳化液；
[0011]步驟三:單晶硅基準(zhǔn)端面的磨削加工；
[0012]編制X軸方向直線運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行單晶硅工件的基準(zhǔn)端面精密磨削加工至端面完全被加工，加工參數(shù)為工作主軸的主軸轉(zhuǎn)速為150-250rpm，圓弧形金剛石砂輪的轉(zhuǎn)速為4000?8000rpm,圓弧形金剛石砂輪的磨削深度為2?20 μ m,圓弧形金剛石砂輪的進(jìn)給速度為l-10mm/min，磨削液為水基乳化液；
[0013]步驟四:單晶硅工件的非球凹面磨削加工；
[0014]依據(jù)圓弧形金剛石砂輪的外徑尺寸，編制X-Z平面內(nèi)非球凹面磨削加工軌跡進(jìn)行單晶硅工件的非球凹面精密磨削加工至所要求尺寸，加工參數(shù)為工作主軸的主軸轉(zhuǎn)速為150-250rpm,圓弧形金剛石砂輪的轉(zhuǎn)速為4000?8000rpm,圓弧形金剛石砂輪的磨削深度為2?20 μ m,圓弧形金剛石砂輪的進(jìn)給速度為l-10mm/min,磨削液為水基乳化液；
[0015]步驟五:單晶硅工件的非球凸面磨削加工；
[0016]取下非球凹面加工成型的單晶硅工件，以非球凸面與轉(zhuǎn)接夾具相接觸，并安裝在機(jī)床工件主軸的真空吸盤上；采用千分表對(duì)單晶硅工件的外圓進(jìn)行圓度測(cè)量并調(diào)整圓度誤差在Iym以內(nèi)；依據(jù)圓弧形金剛石砂輪的外徑尺寸，編制X-Z平面內(nèi)非球凹面磨削加工軌跡進(jìn)行單晶硅工件凸面精密磨削加工至所要求尺寸，加工參數(shù)為工作主軸主軸轉(zhuǎn)速為150-250rpm,圓弧形金剛石砂輪的轉(zhuǎn)速為4000?8000rpm,圓弧形金剛石砂輪的磨削深度為2?20 μ m,圓弧形金剛石砂輪的進(jìn)給速度為l-10mm/min,磨削液為水基乳化液,至此完成了對(duì)單晶硅工件的磨削。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:
[0018]1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)單晶硅透鏡的精密磨削加工，包括透鏡結(jié)構(gòu)中的外圓、端面、凹面和凸面，采用以上加工參數(shù)以及加工方法，加工后工件的表面粗糙度為<40nm，面形精度〈0.2μπι，有效的降低了單晶硅透鏡的表面損傷；基于以上加工順序，可以控制凹面與凸面的中心線對(duì)中誤差〈Ιμπι。
[0019]2、本發(fā)明有效的簡(jiǎn)化了磨削加工工藝的加工過程，有效降低后續(xù)拋光加工的工作量，單晶硅透鏡工件成形效率提高60-70% ；
[0020]3、本發(fā)明在一臺(tái)機(jī)床上完成了透鏡基準(zhǔn)面、凸凹面以及外圓的精密磨削加工，有效的降低了設(shè)備成本。
[0021]4、本發(fā)明中的真空吸盤轉(zhuǎn)接夾具，避免了繁瑣的工件裝夾過程，減少了工裝時(shí)間，且對(duì)工件無(wú)應(yīng)力傷害。
[0022]5、本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，對(duì)工人技術(shù)要求不高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明中軸對(duì)稱非球面單晶硅透鏡精密磨削加工裝置圖；圖2是本發(fā)明中的工件圖；圖3是本發(fā)明中的真空吸盤轉(zhuǎn)接夾具；圖4是本發(fā)明中的外圓磨削加工圖；圖5是本發(fā)明中的端面磨削加工圖；圖6是本發(fā)明中的凹面磨削加工圖；圖7是本發(fā)明中的凸面磨削加工圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1、圖2和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的磨削機(jī)床包括X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)1、工作主軸2、Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)3和Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)9，Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)3安裝在X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)I上，工作主軸2穿設(shè)在Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)3上，Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)9設(shè)置在X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)I的一側(cè)，所述磨削機(jī)床還包括真空吸盤4、轉(zhuǎn)接夾具5、磨削主軸6和圓弧形金剛石砂輪7，真空吸盤4安裝在工作主軸2上，單晶硅工件8通過轉(zhuǎn)接夾具5安裝在真空吸盤4上，磨削主軸6豎直安裝在Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)9上，圓弧形金剛石砂輪7安裝在磨削主軸6的下端部，圓弧形金剛石砂輪7的外圓弧與單晶硅工件8表面相接觸，所述轉(zhuǎn)接夾具5包括圓柱連接端5-1和圓柱吸附端5-2，圓柱連接端5-1和圓柱吸附端5-2由左至右依次固定連接并制成一體，且圓柱連接端5-1的直徑大于圓柱吸附端5-2的直徑，圓柱連接端5-1和圓柱吸附端5-2內(nèi)分別開設(shè)兩組正反相對(duì)設(shè)置的階梯孔5-3。
[0025]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)接夾具5的圓柱吸附端5-2的外圓直徑小于單晶硅工件8的外圓直徑2-3_。如此設(shè)置，便于對(duì)單晶硅工件8的不同端面進(jìn)行加工。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的圓弧形金剛石砂輪7為樹脂基圓弧金剛石砂輪，樹脂基圓弧金剛石砂輪的粒度為D3?D7，樹脂基圓弧金剛石砂輪的濃度為50%?100%。如此設(shè)置，便于保證加工質(zhì)量和加工精度。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的磨削機(jī)床加工非球面單晶硅透鏡的方法，所述方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0028]步驟一:單晶硅工件8和圓弧型金剛石砂輪7的安裝；
[0029]將單晶硅工件8貼在真空吸盤轉(zhuǎn)接夾具5上，并安裝在機(jī)床工件主軸2的真空吸盤4上，通過工件主軸2驅(qū)動(dòng)單晶硅工件8旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；將圓弧金剛石砂輪7安裝在垂直布置的磨削主軸6下端部，由磨削主軸6驅(qū)動(dòng)砂輪7旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0030]步驟二:單晶硅工件8的外圓面20磨削加工；
[0031]采用千分表對(duì)工件的外圓面20進(jìn)行圓度測(cè)量并調(diào)整圓度誤差在20?40 μ m ;通過X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)1、Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)3和Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)9的移動(dòng)使圓弧形金剛石砂輪7接觸單晶硅工件8外圓面20，編制Z軸方向直線運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行單晶硅工件8外圓精密磨削加工至所要求尺寸，加工參數(shù)為:工作主軸2的轉(zhuǎn)速為350-500rpm，圓弧形金剛石砂輪7的轉(zhuǎn)速為4000-8000rpm，磨削深度為2-20 μ m，磨削進(jìn)給速度為10-100mm/min，磨削液為水基乳化液；其中，砂輪轉(zhuǎn)速/工作主軸轉(zhuǎn)速不可為整數(shù)倍，否則出現(xiàn)明顯波紋現(xiàn)象；砂輪速度越高(6000-8000rpm),磨削深度越小(2_5 μ m),磨削進(jìn)給速度越慢(10-20mm/min),磨削后的表面光潔度越好；磨削深度越大(10-20 μ m),磨削進(jìn)給速度越快(50-100mm/min),材料去除效率越高。
[0032]步驟三:單晶硅基準(zhǔn)端面21的磨削加工；
[0033]編制X軸方向直線運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行單晶硅工件8的基準(zhǔn)端面21精密磨削加工至端面完全被加工，加工參數(shù)為工作主軸2的主軸轉(zhuǎn)速為150-250rpm，圓弧形金剛石砂輪7的轉(zhuǎn)速為4000-8000rpm,圓弧形金剛石砂輪7的磨削深度為2-20 μ m,圓弧形金剛石砂輪7的進(jìn)給速度為l-10mm/min，磨削液為水基乳化液；其中，砂輪轉(zhuǎn)速/工作主軸轉(zhuǎn)速不可為整數(shù)倍,否則出現(xiàn)明顯波紋現(xiàn)象；砂輪速度越高(6000-8000rpm),磨削深度越小(2-5μηι),磨削進(jìn)給速度越慢(l-3mm/min),磨削后的表面光潔度越好；磨削深度越大(10-20 μ m),磨削進(jìn)給速度越快(5-10mm/min),材料去除效率越高。
[0034]步驟四:單晶硅工件8的非球凹面22磨削加工；
[0035]依據(jù)圓弧形金剛石砂輪7的外徑尺寸，編制X-Z平面內(nèi)非球凹面22磨削加工軌跡進(jìn)行單晶硅工件8的非球凹面22精密磨削加工至所要求尺寸，加工參數(shù)為工作主軸2的主軸轉(zhuǎn)速為150_250rpm,圓弧形金剛石砂輪7的轉(zhuǎn)速為4000-8000rpm,圓弧形金剛石砂輪7的磨削深度為2-20 μ m,圓弧形金剛石砂輪7的進(jìn)給速度為l-10mm/min，磨削液為水基乳化液；其中，砂輪轉(zhuǎn)速/工作主軸轉(zhuǎn)速不可為整數(shù)倍，否則出現(xiàn)明顯波紋現(xiàn)象；砂輪速度越高(6000-8000rpm),磨削深度越小(2_5 μ m),磨削進(jìn)給速度越慢(l-3mm/min),磨削后的表面光潔度越好；磨削深度越大(10-20 μ m)，磨削進(jìn)給速度越快(5-10mm/min)，在保證一定表面光潔度精度條件下，材料去除效率越高。步驟五:單晶硅工件8的非球凸面23磨削加工；
[0036]取下非球凹面22加工成型的單晶硅工件8，以非球凸面23與轉(zhuǎn)接夾具5相接觸，并安裝在機(jī)床工件主軸2的真空吸盤4上；采用千分表對(duì)單晶硅工件8的外圓進(jìn)行圓度測(cè)量并調(diào)整圓度誤差在;依據(jù)圓弧形金剛石砂輪7的外徑尺寸，編制X-Z平面內(nèi)非球凹面磨削加工軌跡進(jìn)行單晶硅工件8凸面精密磨削加工至所要求尺寸加工參數(shù)為工作主軸2的主軸轉(zhuǎn)速為150-250rpm，圓弧形金剛石砂輪7的轉(zhuǎn)速為4000-8000rpm，圓弧形金剛石砂輪7的磨削深度為2-20 μ m,圓弧形金剛石砂輪7的進(jìn)給速度為l-10mm/min，磨削液為水基乳化液；其中，砂輪轉(zhuǎn)速/工作主軸轉(zhuǎn)速不可為整數(shù)倍，否則出現(xiàn)明顯波紋現(xiàn)象；砂輪速度越高(6000-8000rpm),磨削深度越小(2_5 μ m),磨削進(jìn)給速度越慢(l-3mm/min),磨削后的表面光潔度越好；磨削深度越大(10-20 μ m),磨削進(jìn)給速度越快(5_10mm/min),在保證一定表面光潔度精度條件下，材料去除效率越高。至此完成了對(duì)單晶硅工件8的磨削。
[0037]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的圓弧形金剛石砂輪7的外徑尺寸小于單晶硅工件8的非球凹面的最小曲率半徑。如此設(shè)置，便于保證加工質(zhì)量和加工精度。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三或四相同。
[0038]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，以及應(yīng)用到本發(fā)明未提及的領(lǐng)域中，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種磨削機(jī)床，它包括X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(I)、工作主軸(2)、Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(3)和Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(9)，Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(3)安裝在X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(I)上，工作主軸(2)穿設(shè)在Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(3)上，Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(9)設(shè)置在X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(I)的一側(cè)，其特征在于:所述磨削機(jī)床還包括真空吸盤(4)、轉(zhuǎn)接夾具(5)、磨削主軸(6)和圓弧形金剛石砂輪(7)，真空吸盤(4)安裝在工作主軸(2)上，單晶硅工件(8)通過轉(zhuǎn)接夾具(5)安裝在真空吸盤(4)上，磨削主軸(6)豎直安裝在Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(9)上，圓弧形金剛石砂輪(7)安裝在磨削主軸(6)的下端部，圓弧形金剛石砂輪(7)的外圓弧與單晶硅工件(8)表面相接觸，所述轉(zhuǎn)接夾具(5)包括圓柱連接端(5-1)和圓柱吸附端(5-2)，圓柱連接端(5-1)和圓柱吸附端(5-2)由左至右依次固定連接并制成一體，且圓柱連接端(5-1)的直徑大于圓柱吸附端(5-2)的直徑，圓柱連接端(5-1)和圓柱吸附端(5-2)內(nèi)分別開設(shè)兩組正反相對(duì)設(shè)置的階梯孔(5-3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨削機(jī)床，其特征在于:所述轉(zhuǎn)接夾具(5)的圓柱吸附端(5-2)的外圓直徑小于單晶硅工件⑶的外圓直徑2-3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磨削機(jī)床，其特征在于:所述圓弧形金剛石砂輪(7)為樹脂基圓弧金剛石砂輪，樹脂基圓弧金剛石砂輪的粒度為D3?D7，樹脂基圓弧金剛石砂輪的濃度為50%?100%。
4.一種使用權(quán)利要求1中的磨削機(jī)床加工非球面單晶硅透鏡的方法，其特征在于:所述方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的: 步驟一:單晶硅工件(8)和圓弧型金剛石砂輪(7)的安裝； 將單晶硅工件(8)貼在真空吸盤轉(zhuǎn)接夾具(5)上，并安裝在機(jī)床工件主軸(2)的真空吸盤⑷上，通過工件主軸⑵驅(qū)動(dòng)單晶硅工件⑶旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；將圓弧金剛石砂輪(7)安裝在垂直布置的磨削主軸￠)下端部，由磨削主軸(6)驅(qū)動(dòng)砂輪(7)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 步驟二:單晶硅工件(8)的外圓面(20)磨削加工； 采用千分表對(duì)工件的外圓面(20)進(jìn)行圓度測(cè)量并調(diào)整圓度誤差在20?40 μ m;通過X軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(I)、Y軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(3)和Z軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)(9)的移動(dòng)使圓弧形金剛石砂輪(7)接觸單晶硅工件(8)外圓面(20)，編制Z軸方向直線運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行單晶硅工件(8)外圓精密磨削加工至所要求尺寸，加工參數(shù)為:工作主軸(2)的轉(zhuǎn)速為350?500rpm，圓弧形金剛石砂輪(7)的轉(zhuǎn)速為4000?8000rpm，磨削深度為2?20 μ m，磨削進(jìn)給速度為10?100mm/min,磨削液為水基乳化液； 步驟三:單晶硅基準(zhǔn)端面(21)的磨削加工； 編制X軸方向直線運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行單晶硅工件(8)的基準(zhǔn)端面(21)精密磨削加工至端面完全被加工，加工參數(shù)為工作主軸(2)的主軸轉(zhuǎn)速為150-250rpm，圓弧形金剛石砂輪(7)的轉(zhuǎn)速為4000?8000rpm,圓弧形金剛石砂輪(7)的磨削深度為2?20 μ m,圓弧形金剛石砂輪(7)的進(jìn)給速度為l-10mm/min，磨削液為水基乳化液； 步驟四:單晶硅工件(8)的非球凹面(22)磨削加工； 依據(jù)圓弧形金剛石砂輪(7)的外徑尺寸，編制X-Z平面內(nèi)非球凹面(22)磨削加工軌跡進(jìn)行單晶硅工件(8)的非球凹面(22)精密磨削加工至所要求尺寸，加工參數(shù)為工作主軸(2)的主軸轉(zhuǎn)速為150-250rpm，圓弧形金剛石砂輪(7)的轉(zhuǎn)速為4000?8000rpm，圓弧形金剛石砂輪(7)的磨削深度為2?20 μ m，圓弧形金剛石砂輪(7)的進(jìn)給速度為l-10mm/min，磨削液為水基乳化液； 步驟五:單晶硅工件(8)的非球凸面(23)磨削加工； 取下非球凹面(22)加工成型的單晶硅工件(8)，以非球凸面(23)與轉(zhuǎn)接夾具(5)相接觸，并安裝在機(jī)床工件主軸(2)的真空吸盤(4)上；采用千分表對(duì)單晶硅工件(8)的外圓進(jìn)行圓度測(cè)量并調(diào)整圓度誤差在Iym以內(nèi)；依據(jù)圓弧形金剛石砂輪(7)的外徑尺寸，編制X-Z平面內(nèi)非球凹面磨削加工軌跡進(jìn)行單晶硅工件(8)凸面精密磨削加工至所要求尺寸，加工參數(shù)為工作主軸(2)主軸轉(zhuǎn)速為150-250rpm，圓弧形金剛石砂輪(7)的轉(zhuǎn)速為4000?8000rpm,圓弧形金剛石砂輪(7)的磨削深度為2?20 μ m，圓弧形金剛石砂輪(7)的進(jìn)給速度為l-10mm/min，磨削液為水基乳化液，至此完成了對(duì)單晶硅工件(8)的磨削。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加工非球面單晶硅透鏡的方法，其特征在于:所述圓弧形金剛石砂輪(7)的外徑尺寸小于單晶硅工件⑶的非球凹面的最小曲率半徑。
【文檔編號(hào)】B24B13/005GK104339243SQ201410697311
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】陳冰, 郭兵, 趙清亮 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)