消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃精密加工領(lǐng)域，具體涉及一種消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在光學(xué)玻璃精密加工中，光學(xué)玻璃元件的亞表面裂紋一直影響著光學(xué)玻璃元件的發(fā)展。亞表面微裂紋會(huì)降低光學(xué)玻璃元件的機(jī)械強(qiáng)度和抗激光損傷閾值，影響光學(xué)元件的使用壽命和性能；光學(xué)玻璃的亞表面微裂紋是其在切割、研磨等機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生的表面裂紋向材料內(nèi)部延伸的現(xiàn)象，其深度通常達(dá)到幾微米到幾百微米。
[0003]現(xiàn)有的能夠有效消除亞表面微裂紋的表面加工方法有磁流變拋光、離子束拋光、浮法拋光技術(shù)等，但往往設(shè)備及耗材昂貴，拋光效率很低。雙面拋光技術(shù)是目前加工平面光學(xué)元件運(yùn)用普遍的一種拋光方法，雙面拋光機(jī)包括拋光盤、拋光介質(zhì)及其游星片卡具，拋光盤分為上拋光盤和下拋光盤，其與玻璃元件接觸的一面設(shè)置有拋光介質(zhì)，上拋光盤上設(shè)置有流液通道，拋光漿料通過(guò)流液通道流到玻璃元件表面并通過(guò)拋光盤與玻璃元件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拋光，游星片卡具可以帶動(dòng)玻璃元件的轉(zhuǎn)動(dòng)；由于其可以對(duì)光學(xué)元件上下兩個(gè)平面同時(shí)拋光，所以加工效率較高。
[0004]但是，目前雙面拋光技術(shù)還存在一些不足，導(dǎo)致拋光過(guò)程中無(wú)法避免二次亞表面裂紋的產(chǎn)生，主要原因有:(1)未對(duì)拋光漿料及拋光系統(tǒng)中存在的顆粒雜質(zhì)進(jìn)行有效控制；
(2)拋光漿料對(duì)光學(xué)玻璃元件表面的化學(xué)作用弱，拋光過(guò)程以機(jī)械磨削作用為主，容易造成劃痕及亞表面微裂紋；(3)忽略外界環(huán)境因素的影響，例如空氣中的粉塵顆粒和光學(xué)玻璃元件表面攜帶的雜質(zhì)顆粒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的方法，本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了高效拋光去除光學(xué)玻璃表面及亞表面裂紋，同時(shí)不造成二次亞表面裂紋，此外，拋光漿料的循環(huán)使用大大降低了拋光成本。
[0006]本發(fā)明還提供了一種消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的裝置。
[0007]本發(fā)明裝置是通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的裝置，包括通過(guò)循環(huán)管道依次相連通的雙面拋光機(jī)、集液箱和動(dòng)力裝置，所述集液箱入口與雙面拋光機(jī)的拋光漿料出口相連通，集液箱出口與動(dòng)力裝置入口相連通，所述動(dòng)力裝置的出口與雙面拋光機(jī)的拋光漿料入口相連通，所述集液箱入口設(shè)置有過(guò)濾袋，所述的過(guò)濾袋允許通過(guò)的最大顆粒粒徑< 1 ym ;所述動(dòng)力裝置與所述雙面拋光機(jī)之間設(shè)置有過(guò)濾器，所述的過(guò)濾器為聚丙烯材質(zhì)，過(guò)濾器允許通過(guò)的最大顆粒粒徑< 0.1 μ??。
[0009]進(jìn)一步的，所述雙面拋光機(jī)的拋光介質(zhì)材質(zhì)為聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯和聚酯中的一種。
[0010]進(jìn)一步的，所述雙面拋光機(jī)的拋光介質(zhì)與光學(xué)玻璃接觸的一面帶有開槽，所述的開槽包括第一開槽和第二開槽，所述的第一開槽和第二開槽相互垂直；所述的開槽的寬度為0.5-2mm，深度為0.5_lmm，開槽間距為所述光學(xué)玻璃表面形狀最大長(zhǎng)度的1/4-1/2。
[0011]另一方面，一種消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的方法，包括如下步驟:
[0012](1)表面預(yù)處理:用體積濃度為5-10%的氫氟酸溶液浸泡l-2min除去表面雜質(zhì)；
[0013](2)然后對(duì)所述光學(xué)玻璃進(jìn)行雙面拋光:采用雙面拋光機(jī)對(duì)所述光學(xué)玻璃進(jìn)行雙面拋光5-10min，拋光漿料經(jīng)過(guò)濾后循環(huán)使用，所述拋光漿料pH值為8_12，其包括非離子表面活性劑A和混合溶液B，所述混合溶液B包括硅溶膠、pH調(diào)節(jié)劑和乙二胺四甲叉磷酸鈉；所述硅溶膠質(zhì)量為中3102顆粒質(zhì)量為所述硅溶膠質(zhì)量的20-40%，所述Si02顆粒的平均粒徑為15-30nm，所述乙二胺四甲叉磷酸鈉的質(zhì)量為所述拋光漿料質(zhì)量的0.01-0.06%，所述非離子表面活性劑A與混合溶液B的體積比為2:98-5:95o
[0014]進(jìn)一步的，所述浸泡是在超聲振蕩條件下進(jìn)行的，所述超聲振蕩的超聲頻率為10-40ΚΗζ，浸泡時(shí)間為 l-2min。
[0015]進(jìn)一步的，所述過(guò)濾為將拋光漿料先后通過(guò)過(guò)濾袋和過(guò)濾器，所述過(guò)濾袋允許通過(guò)的最大顆粒粒徑< 1 μπι ;所述的過(guò)濾器為聚丙烯材質(zhì)，過(guò)濾器允許通過(guò)的最大顆粒粒徑< 0.1 μ m0
[0016]進(jìn)一步的，所述的拋光介質(zhì)中包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-8%的氧化鈰微粉，所述氧化鈰微粉粒徑< 0.5 μ m。
[0017]進(jìn)一步的，所述pH調(diào)節(jié)劑為NaOH或Κ0Η水溶液，所述非離子型表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚。
[0018]進(jìn)一步的，其特征在于，所述拋光是在潔凈度1000級(jí)條件下進(jìn)行的。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的裝置及其方法具有如下有益效果:
[0020]本發(fā)明申請(qǐng)的拋光裝置包括拋光漿料的循環(huán)裝置，其上設(shè)置有過(guò)濾袋和過(guò)濾器，二者相互配合，既保證了拋光漿料的過(guò)濾效果，又能延長(zhǎng)過(guò)濾器的使用壽命；過(guò)濾后的拋光漿料循環(huán)使用不會(huì)對(duì)玻璃產(chǎn)生二次損傷，拋光介質(zhì)上帶有相互垂直的開槽可以使得拋光漿料與光學(xué)元件的接觸更加充分，增強(qiáng)拋光效果。
[0021]本發(fā)明申請(qǐng)采用雙面拋光技術(shù)，提高了拋光效率；拋光漿料中pH調(diào)節(jié)劑、非離子表面活性劑、乙二胺四甲叉磷酸鈉的添加量會(huì)影響拋光過(guò)程中玻璃表面的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而影響拋光速率和玻璃元件的表面質(zhì)量，本發(fā)明申請(qǐng)所采用的拋光漿料的pH值、非離子表面活性劑和乙二胺四甲叉磷酸鈉添加量是實(shí)現(xiàn)低壓力拋光、避免亞表面產(chǎn)生裂紋的必要措施；在此條件下，拋光過(guò)程中玻璃表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使難溶的玻璃表層形成質(zhì)地疏松的易溶物，這些生成物可以在較小的切削力下被剝離，從而實(shí)現(xiàn)材料的去除，同時(shí)不易在亞表面產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力造成的裂紋。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的方法中待拋光光學(xué)玻璃亞表面裂紋分布示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的方法中拋光后光學(xué)玻璃亞表面裂紋分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0026]實(shí)施例1
[0027]—種消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的裝置，圖1為所述的消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述拋光漿料循環(huán)過(guò)濾裝置包括通過(guò)循環(huán)管道9依次相連通的雙面拋光機(jī)、集液箱6、磁力栗7和過(guò)濾器8 ;
[0028]如圖1所不，拋光機(jī)包括上拋光盤1和下拋光盤3，游星片卡具2，上拋光盤的下表面和下拋光盤的上表面均設(shè)置有拋光介質(zhì)10，所述拋光介質(zhì)與玻璃元件接觸的一面帶有開槽，所述拋光介質(zhì)的材質(zhì)為聚氨酯，所述的開槽包括第一開槽和第二開槽，所述的第一開槽和第二開槽相互垂直；所述的開槽的寬度為0.5mm，深度為1mm，開槽間距為5mm。
[0029]其中，集液箱6為塑料材質(zhì)，集液箱6頂部設(shè)置有無(wú)紡布材質(zhì)的過(guò)濾袋5，其口徑略大于拋光機(jī)上拋光漿料出口管道的直徑，長(zhǎng)度為200mm，過(guò)濾精度為1 μπι(過(guò)大將起不到對(duì)過(guò)濾器的保護(hù)作用)，過(guò)濾袋5與雙面拋光機(jī)的拋光漿料出口相連通；采用過(guò)濾袋5可以保證在拋光漿料進(jìn)入集液箱6前先進(jìn)性粗過(guò)濾，這樣除去一部分雜質(zhì)，防止在拋光漿料進(jìn)入過(guò)濾器8時(shí)雜質(zhì)過(guò)多造成濾芯的使用壽命過(guò)短，節(jié)省了過(guò)濾成本。
[0030]其中，所述的過(guò)濾器8采用聚丙烯材質(zhì)的單筒折疊濾芯，長(zhǎng)度為400mm，外徑為100mm,內(nèi)徑為20mm，過(guò)濾精度0.1 μηι(大于0.1 μπι的雜質(zhì)對(duì)玻璃的損傷明顯)；濾芯的過(guò)濾精度可以將拋光漿料中粒徑大于0.1 ym的雜質(zhì)全部過(guò)濾掉，保證了拋光漿料的純度，從而減少了循環(huán)使用的拋光漿料對(duì)玻璃造成二次損傷；所述過(guò)濾器8的出口與雙面拋光機(jī)的拋光漿料入口相連通。
[0031]過(guò)濾袋5與過(guò)濾器8配合使用，可以延長(zhǎng)濾芯的使用壽命，并且能保證拋光漿料的純度，降低了拋光成本，防止了玻璃拋光過(guò)程中的二次損傷。
[0032]實(shí)施例2
[0033]—種消除光學(xué)玻璃亞表面裂紋的裝置，如圖1所示，所述拋光漿料循環(huán)過(guò)濾裝置包括通過(guò)循環(huán)管道9依次相連通的雙面拋光機(jī)、集液箱6、磁力栗7和過(guò)濾器8 ;
[0034]如圖1所不，拋光機(jī)包括上拋光盤1和下拋光盤3，游星片卡具2，上拋光盤的下表面和下拋光盤的上表面均設(shè)置有拋光介質(zhì)10，所述拋光介質(zhì)與玻璃元件接觸的一面帶有開槽，所述拋光介質(zhì)的材質(zhì)為聚氨酯，所述的開槽包括第一開槽和第二開槽，所述的第一開槽和第二開槽相互垂直；所述的開槽的寬度為2mm，深度為0.5mm，開槽間距為8mm。
[0035]其中，集液箱6頂部設(shè)置有無(wú)紡布材質(zhì)的過(guò)濾袋5，其口徑略大于拋光機(jī)上拋光漿料出口管道的直徑，長(zhǎng)度為300mm，過(guò)濾精度為0.5 μ m，過(guò)濾袋5與雙面拋光機(jī)的拋光漿料出口相連通；采用過(guò)濾袋5可以保證在拋光漿料進(jìn)入集液箱6前先進(jìn)性粗過(guò)濾，這樣除去一部分雜質(zhì)，防止在拋光漿料進(jìn)入過(guò)濾器8時(shí)雜質(zhì)過(guò)多造成濾芯的使用壽命過(guò)短，節(jié)省了過(guò)濾成本。
[0036]其中，所述的過(guò)濾器8采用聚丙烯材質(zhì)的單筒折疊濾芯，長(zhǎng)度為300mm，外徑為150mm，內(nèi)徑為50mm，過(guò)濾精度0.05 μηι(過(guò)小將會(huì)造成過(guò)濾去濾芯需要經(jīng)常更換，造成材料的浪費(fèi)，并且小于0.05 μπι的雜質(zhì)對(duì)拋光效果影響不明顯)；濾芯的過(guò)濾精度可以將拋光漿料中粒徑大于0.0