一种提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法，包括以下步骤：(1)液体加热：将磁流变液加热并稳定在第一标定温度；(2)晶体加热：将易潮解晶体加热至第二标定温度，与第一标定温度的相对差值低于2℃；(3)温度校正：控制抛光轮在温度传感器上进行定压深单点抛光，使接触缎带的加工温度数据稳定值与校正前的第一标定温度相同；(4)抛光轮对刀：利用温度传感器表面与晶体表面的差值反算出晶体的相对零点位置；(5)抛光加工：导入磁流变去除函数数据，进行磁流变水溶解抛光加工，直至晶体精度满足要求。本发明专利技术的加工方法能够实现加工效率的大幅提升和有效控制且晶体表面质量不会恶化。

A processing method for improving the processing efficiency of magneto rheological water soluble polishing and easy tide solution crystal

【技术实现步骤摘要】
一种提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法
本专利技术属于光学磁流变抛光，具体涉及一种提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法。
技术介绍
以磷酸二氢钾(KDP)晶体为代表的易潮解晶体在惯性约束聚变系统(ICF)等大型激光系统中有着很大的需求量。为了保证这些强激光系统的性能，这些晶体的表面质量要求极为苛刻。但由于KDP这类易潮解晶体常常具有质地软脆、极易潮解、各向异性等特点，如何高效高质的完成大口径晶体的加工是光学制造业必须解决的关键问题。目前，单点金刚石切削是加工KDP这类晶体最常用的方法，但该方法仍存在小尺度波纹难消除、表面质量差等问题。而磁流变抛光技术作为确定性的光学加工方法，在提升加工良品率、改善表面质量等多个方面都具有良好的应用前景。因此，基于易潮解晶体易溶于水这一特点，部分学者提出了磁流变水溶解抛光这一加工方法。但是按现有磁流变水溶解抛光工艺水平，抛光大口径KDP晶体时仍需耗时数天。长时间的加工不仅导致时间成本大增，也带来更多来自环境、设备等外界因素的干扰，这将对晶体表面质量带来潜在的威胁。因此为了实现更高的加工效能，磁流变水溶解抛光的加工效率亟待提高。目前磁流变水溶解抛光易潮解晶体过程中提高加工效率的方法主要有增加磁流变液的水含量、提高抛光轮加工线速度等。但这些方法都存在各自的负面作用，增加水含量同时会导致表面粗糙度的恶化；而随着线速度的提升，抛光液缎带会被逐渐“压扁”，缎带中的基载液层厚度将因此减小：缎带中的铁粉更容易刮蹭到晶体表面，造成晶体表面划伤和铁粉嵌入。而这在强激光系统中是致命的。除了上述两种方法之外，还未发现专门用于提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的装置或方法。提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的难点在于KDP这类晶体质地过软，且易潮解，因此磁流变抛光过程中过大的剪切应力或湿度都将导致晶体表面质量被破坏，且晶体表面被破坏后必须重新进行切削加工方能修复这些损伤层，该过程耗时耗力。因此效率提升必须建立在晶体表面质量能够得到充分保证的前提下，且提升效果越明显越好。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法，通过该方法加工易潮解晶体能够实现加工效率的大幅提升和有效控制且晶体表面质量不会恶化。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法，包括以下步骤：(1)液体加热：将磁流变液加热至第一标定温度，并将磁流变液的温度稳定在所述第一标定温度；(2)晶体加热：将易潮解晶体加热至第二标定温度，并保证第二标定温度与所述步骤(1)的第一标定温度的相对差值低于2℃；(3)温度校正：控制抛光轮在温度传感器上进行定压深单点抛光，读取温度传感器测得的接触缎带的加工温度数据，将接触缎带的加工温度数据稳定值与所述步骤(1)中第一标定温度进行比较，并对所述第一标定温度进行误差校正，使所述接触缎带的加工温度数据稳定值与校正前的第一标定温度相同；(4)抛光轮对刀：将所述抛光轮在温度传感器上进行对刀，所述温度传感器的表面与易潮解晶体的表面平行，利用温度传感器表面与易潮解晶体表面的距离的差值反算出易潮解晶体的相对零点位置；(5)抛光加工：导入所述第一标定温度下的磁流变去除函数数据，所述磁流变去除函数数据是指单位时间内易潮解晶体被加工去除的体积量(也称体积去除率)，开始进行磁流变水溶解抛光加工，直至易潮解晶体的精度满足要求，完成工艺流程。上述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法中，优选的，室温(一般为293K)＜所述第一标定温度≤320K。上述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法中，优选的，所述磁流变去除函数数据是通过以下方法制作得到：选择一块与待加工易潮解晶体材料相同的实验件，选择一个温度作为第一标定温度进行上述的步骤(1)到步骤(4)的操作，然后进行定压深定时单点抛光，具体步骤如下：将抛光轮移至实验件相对零点位置上方1mm(即z＝1mm)处，稳定30秒后，控制抛光轮下移1.1mm～1.3mm(即z＝-0.1mm～-0.3mm)，使抛光轮液体缎带与实验件表面接触2s～4s后，抬起抛光轮，至此一个磁流变去除函数斑点完成；取出实验件，测出加工后的实验件面型，将加工后的实验件面形减去实验件的初始面形，得到实验件的实际去除量，换算成所述第一标定温度下的磁流变去除函数数据。上述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法中，优选的，在不同的第一标定温度下，重复所述磁流变去除函数数据的制作过程，得到不同第一标定温度下的磁流变去除函数数据；将不同第一标定温度下得到的磁流变去除函数数据加以汇总作为一个数据库，在磁流变水溶解抛光易潮解晶体的加工过程中选定相应温度的磁流变去除函数数据进行调用即可完成相应温度的加工，该方法适用于磁流变精加工。上述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法中，优选的，以已经制作的一个第一标定温度下的磁流变去除函数数据为基准，利用以下的晶体去除速率理论公式估算其它不同的第一标定温度下的磁流变去除函数数据，所述晶体去除速率理论公式为：式中dC/dT表示易潮解晶体的体积去除率，T为第一标定温度，P为温度效率常数，P的大小由所述已经制作的一个第一标定温度下的磁流变去除函数数据结果计算得到；该方法适用于磁流变粗加工。上述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法中，优选的，所述易潮解晶体的溶解速率与所述第一标定温度呈单侧高斯型关系。上述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法中，优选的，所述易潮解晶体包括KDP晶体。上述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法中，优选的，所述步骤(2)中，在所述易潮解晶体加热之前，保证环境湿度低于30％。上述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法中，优选的，所述步骤(4)中，所述温度传感器上设有表面光滑平整的铜片。上述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法中，优选的，所述步骤(4)中，所述温度传感器为薄片式温度传感器，所述温度传感器呈水平放置。本专利技术的核心思想是利用晶体溶解速率随温度加速上升这一研究结论，通过控制磁流变水溶解抛光的加工温度实现对易潮解晶体的高效加工。加热的具体手段不限，能实现加热目标即可。本专利技术采用温度控制法控制晶体的溶解速率，，并推导出去除速率与温度之间的函数关系，结果显示加工去除速率与温度呈单侧高斯型关系，即晶体溶解速率是随温度加速上升的(如表1所示)。因此，通过控制温度实现对材料去除速率的有效控制是理论可行的。该表1主要是表明温度与去除效率的关系，可作为制作去除函数时的参考，主要为了说明温度升高后效率变化情况。表1中超过上述本专利技术所限定的温度范围的温度在实际加工中一般不予采用，仅供提供理论参考。表1为本专利技术中加工温度与加工效率的理论关系表本专利技术的加工方法中，磁流变液的温度是影响去除效率的核心因素。因此磁流变液温度的稳定性和准确性应予以保证。而晶体温度控制是为了保证磁流变液温度与晶体温度的温度差较小，晶体温度只需相对稳定即可，一般只需保证与液体温度相对差小于2℃即可，防止水蒸气冷凝现象的产生导致晶体表面被破坏，因此晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)液体加热：将磁流变液加热至第一标定温度，并将磁流变液的温度稳定在所述第一标定温度；(2)晶体加热：将易潮解晶体加热至第二标定温度，并保证第二标定温度与所述步骤(1)的第一标定温度的相对差值低于2℃；(3)温度校正：控制抛光轮在温度传感器上进行定压深单点抛光，读取温度传感器测得的接触缎带的加工温度数据，将接触缎带的加工温度数据稳定值与所述步骤(1)中第一标定温度进行比较，并对所述第一标定温度进行误差校正，使所述接触缎带的加工温度数据稳定值与校正前的第一标定温度相同；(4)抛光轮对刀：将所述抛光轮在温度传感器上进行对刀，所述温度传感器的表面与易潮解晶体的表面平行，利用温度传感器表面与易潮解晶体表面的距离的差值反算出易潮解晶体的相对零点位置；(5)抛光加工：导入所述第一标定温度下的磁流变去除函数数据，所述磁流变去除函数数据是指单位时间内易潮解晶体被加工去除的体积量，开始进行磁流变水溶解抛光加工，直至易潮解晶体的精度满足要求，完成工艺流程。

【技术特征摘要】
1.一种提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)液体加热：将磁流变液加热至第一标定温度，并将磁流变液的温度稳定在所述第一标定温度；(2)晶体加热：将易潮解晶体加热至第二标定温度，并保证第二标定温度与所述步骤(1)的第一标定温度的相对差值低于2℃；(3)温度校正：控制抛光轮在温度传感器上进行定压深单点抛光，读取温度传感器测得的接触缎带的加工温度数据，将接触缎带的加工温度数据稳定值与所述步骤(1)中第一标定温度进行比较，并对所述第一标定温度进行误差校正，使所述接触缎带的加工温度数据稳定值与校正前的第一标定温度相同；(4)抛光轮对刀：将所述抛光轮在温度传感器上进行对刀，所述温度传感器的表面与易潮解晶体的表面平行，利用温度传感器表面与易潮解晶体表面的距离的差值反算出易潮解晶体的相对零点位置；(5)抛光加工：导入所述第一标定温度下的磁流变去除函数数据，所述磁流变去除函数数据是指单位时间内易潮解晶体被加工去除的体积量，开始进行磁流变水溶解抛光加工，直至易潮解晶体的精度满足要求，完成工艺流程。2.根据权利要求1所述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法，其特征在于，室温＜所述第一标定温度≤320K。3.根据权利要求1所述的提升磁流变水溶解抛光易潮解晶体加工效率的加工方法，其特征在于，所述磁流变去除函数数据是通过以下方法制作得到：选择一块与待加工易潮解晶体材料相同的实验件，选择一个温度作为第一标定温度进行如权利要求1中所述的步骤(1)到步骤(4)的操作，然后进行定压深定时单点抛光，具体步骤如下：将抛光轮移至实验件相对零点位置上方1mm处，稳定30秒后，控制抛光轮下移1.1mm～1.3mm，使抛光轮液体缎带与实验件表面接触2s～4s后，抬起抛光轮，至此一个磁流变去除函数斑点完成；取出实验件，测出加工后的实验件面型，将加工后的实验件面形减去实验件的初始面形，得到实验件的实际去除量，换算成所述第一标定温度下的磁流变去除函数数据。4.根据权利要求3所述的提升磁流变水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴一帆，铁贵鹏，章逸凡，胡皓，关朝亮，刘俊峰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43