光學(xué)材料的淺低溫拋光方法

光學(xué)材料的淺低溫拋光方法1前言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所使用的硬脆材料，如單品硅、功能材料、陶瓷、寶石和光學(xué)玻璃等，對這些材料進行超精密加工，并獲得很好的面形精度和超光滑表面部是很難的。近代剛剛趨于成熟的金剛石切削技術(shù)對此也無能為力。

解決這些材料的加工問題還是不斷改進的傳統(tǒng)工藝方法，或是在傳統(tǒng)工藝方法上又加入新的工藝手段，由于科學(xué)的進展對加工精度和表面質(zhì)量的要求愈來愈高，傳統(tǒng)工藝方法已經(jīng)很難應(yīng)付了。對硬脆材料實行超精密加工并不斷的提高加工精度，提高加工效率，是我們設(shè)法回避的問題，為此人們把不同的物理過程、不同的化學(xué)過程應(yīng)用于加工工藝中，如離子束加工是一種特別好的加工方法，離子束拋光可達到很高的水平，但這項技術(shù)的開展工作需要許多的資金投入和做深化的討論工作。本文從另外角度考慮問題，從轉(zhuǎn)變加工環(huán)境溫度考慮問題。在金剛石超精密加工技術(shù)的進展過程中，就有人討論過金剛石低溫切削技術(shù)5，消失了一些新現(xiàn)象，例如在低溫條件下，金剛石可切削黑色金屬并獲得很好的表面質(zhì)量。那么，在低溫狀態(tài)下，對光學(xué)材料進行拋光，又會產(chǎn)生那些新現(xiàn)象，是否能提高加工精度和加工效率，我們通過試驗作了肯定程度的探討，下面簡述之。

2低溫拋光的概念

溫度是一個物理量，世界上的各種物質(zhì)在其所在的環(huán)境中都表現(xiàn)出具有肯定溫度，溫度的凹凸和物理熱有關(guān)，熱的本質(zhì)是物質(zhì)中的原子不斷振動的一種表現(xiàn)，溫度高表示其組成原子很混亂，低溫狀態(tài)下原子可以秩序井然。高溫可以達到很高的程度，原子的混亂不斷加大，物質(zhì)由固體變成液體，再由液體變成氣體。而低溫是有限的，—273.15℃是肯定溫度零度，表示為0K因而常溫一般在300K左右，0℃是273K。低溫是指0℃以下，即273K以下的溫度范圍。自然界有低溫物質(zhì)和低溫環(huán)境，在試驗室獲得低溫要人工制冷，對我們搞低溫拋光來說，就是使被加工的光學(xué)材料和加工空間達到并保持所需的低溫。各種物質(zhì)在低溫環(huán)境中，隨冷凍深度的不同，物質(zhì)表現(xiàn)了不同的特性，在低溫應(yīng)用工程的討論中，有人把環(huán)境溫度低到123K(一150℃)稱為普冷區(qū)，把123K到OK(一273．℃)稱為深冷區(qū)。我們的工作是在零下一30～一50℃的環(huán)境中進行的，光學(xué)材料在低溫狀態(tài)下的加工特性是我們要討論的，在低溫狀態(tài)下進行光學(xué)拋光，要解決低溫狀態(tài)下的拋光模、工件和工藝過程的低溫環(huán)境等問題，由于冷凍深度較淺，所以我們叫這種拋光方法為淺低溫拋光。

3拋光模和拋光波

3．1拋光模層

在切削加工中采納低溫技術(shù)可用干切法，即切削時不加冷卻液。在磨削加工中采納低溫技術(shù)，最困難的事可能莫過于低溫磨削液了，由于找到一種在0℃以下仍具有良好的流淌性的磨削液絕非易事。一般水溶性磨削液在5℃，非水溶性磨削液在一5℃時流淌性就很差了。我們始終在努力查找一種能避開這種困擾的方法，日本學(xué)者橫川和彥在討論磨削技術(shù)的過程中，從改善加工環(huán)境的目的動身，提出了向加工區(qū)噴射冷空氣的想法，大森整做了冰凍砂輪試驗，這些都很有制造性對我們很