控制力精密抛光装置的设计与实验研究

　　一、引言

　　在散粒抛光(又称古典抛光)过程中,抛光模与工件盘之间的切向力和法向力是影响工件抛光表面质量的主要因素。因此,研究古典抛光过程抛光作用力的变化规律是非常必要的。为了寻求抛光模与工件盘之间的接触压力对抛光表面质量的影响规律,并实现无损伤抛光技术,设计了一套控制力精密抛光装置,并利用该装置进行抛光实验,获得了质量相当高的光学表面。

　　二、控制力精密抛光装置的设计

　　1·控制力精密抛光装置的结构设计

　　由于受力作用形式的影响,不同形式的力,其测量手段各不相同。对于抛光模与抛光盘之间的作用力来说,主要是控制工件的被抛光表面所受的外加法向力和切向摩擦力。针对在抛光过程中抛光作用力随时间变化的特殊性,所设计的精密抛光装置的原理简图如图1所示。

　　2·控制力精密抛光装置的组成及功能

　　如图1所示,通过调整螺杆1,使滑套3、传感器4、工件盘5在支承套2内上下滑动,以调整工件6与抛光模层8之间的接触间隙,并由传感器4测量接触压力的大小。

　　(1)微调机构　在超精密加工和测量中,多数采用压电驱动装置作为微动调整机构。本抛光装置采用了制造精度较高的差动螺纹调整机构,可以实现0·001mm的位移精度,并配合以高精度的力传感器和显示输出电路,可以使抛光模层与工件接触压力以1%N的精度进行调节。

　　(2)传感器与显示输出电路　实验装置所使用的力传感器采用YL12-CZ材料的弹性梁作为敏感元件,BH350-3AA-N电阻应变片作为变换元件。输出显示电路是将电桥输出的电压信号经过运算放大器放大、滤波以后输入至ICL7107集成芯片,将模拟的电压信号转变成数字信号,再输入到数码管,由数码管直接显示接触压力的大小。

　　显示输出电路的标定如表1所示。从表1中可以看出,当力超过1·96N时,显示值与理论值有一定的误差,误差的原因是环境温度的改变和干扰信号诸因素造成的。

　　三、控制力精密抛光实验

　　1·实验条件

　　抛光机床:JZ28180/ZF四轴抛光机。

　　抛光参数:氧化铈抛光液;柏油抛光模;抛光转速15r/min;摆幅12mm;抛光压力0·098~2·45N。工件材料:Zerodur玻璃。

　　2·抛光实验过程

　　(1)研磨　实验装置调整好以后,即可进行研磨。在铸铁盘上用302#金刚砂粗研约20min,然后清洗铸铁盘和工件盘,再用302#金刚砂精研约30min,保证工件的面型精度小于或等于一个光圈。

　　(2)抛光　精研后的零件在柏油抛光模上进行抛光。抛光条件如表2所示。在不同实验条件下抛光表面质量的检测结果如表3所示。