全淹没射流抛光装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术是一种全淹没射流抛光装置及方法，装置包括：喷嘴、抛光液容器、待抛光工件、工件装夹、抛光液回收槽、数控抛光机床、数控计算机、压力表、压力调节阀、增压泵、抛光液搅拌器、抛光液回收容器和多根液体管路，工件装夹固定在抛光液容器的底端，待抛光工件置于工件装夹中并固接；喷嘴的一端固定在数控抛光机床的抛光运动头中，数控计算机控制喷嘴的坐标位置和停留时间，定量去除待抛光工件的材料。方法是待抛光工件装夹在抛光液容器中，把抛光液注入抛光液容器中，待抛光工件和喷嘴出口全部淹没在抛光液中；启动液压部开始淹没射流抛光；数控计算机调节喷嘴与待抛光工件表面之间的距离；控制抛光驻留时间实现定量去除材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光刻物镜光学制造
，涉及一种新型的射流抛光装置和抛光方 式。
技术介绍
微电子专用关键设备是微电子技术的重要支撑，光刻物镜是微电子专用设备分布 重复投影光刻的关键核心部分，其性能直接决定了光刻微细图形传递能力，与微电子器件 超大规模化直接相关。光刻物镜光学元件的质量要求比其他高精度光学元件质量要高一个 数量级，例如，曲率半径小于或等于1 μ m，面形误差小于或等于λ/20 λ/100，rms均方 根值小于或等于λ/100 λ/300等，对光学元件外径、中心厚、曲率半径、破坏层、偏心、粗 糙度、面形PV值、RMS值等精度方面都提出极为苛刻的要求，对现有光学加工条件和技术提 出了极为严峻的挑战。鉴于对光刻物镜对光学元件的苛刻需求，对光刻物镜的光学加工技术正不断发展 和完善。目前已发展出各种计算机控制抛光技术。荷兰Delft大学的Oliver W. FShnle和 Hedser van Brug等提出一种新的抛光技术——射流抛光技术(Oliver W. Fahnle,Hedeser van Brug and HansJ. Frankena。"Fluid jet polishing of optical surfaces", Appl. Opt. ,37(28),6671-6673,1998)。该技术利用嘴混有磨料粒子的抛光液经液压系统泵的作 用，从喷嘴喷出的，高速作用于工件表面，借助于磨料粒子的高速碰撞和剪切作用达到材料 去除的目的。实验结果显示，利用磨料射流技术加工玻璃表面，可以获得精度很高的光学 表面，其表面粗糙度能达到几纳米，说明磨料射流技术应用于精密光学制造方面是可行的。 ZEEKO公司最先对这种技术开发商业化，从最开始的液体喷射抛光FJP600样机，到现在推 出的IRP400、IRP600等系列具有射流抛光功能的产品，标志着液体喷射抛光技术正逐渐成 熟发展。现有射流抛光装置是在数控抛光机床上加装一个射流抛光头、一个液压系统和一 个抛光液回收系统，如zeeko公司的工RP600射流抛光系统。现有抛光方法是通过控制射 流抛光头使喷嘴倾斜一定角度绕一轴线旋转运动，在喷嘴旋转过程的同时，抛光液经泵加 速作用从喷嘴喷出，经过一段在空气中的自由射流运动后，冲击于工件表面，进行材料去除 抛光。这种现有的抛光装置和方法由于抛光头的旋转运动，使抛光系统的设计和抛光过程 的控制都更加复杂化，具有成本高和不易控制的特点。
技术实现思路
针对现有射流抛光装置和抛光方式的缺点，本专利技术的目的是解决现有技术的技术 问题，为此而提出一种新的全淹没射流抛光装置和抛光方法。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的一方面提出全淹没射流抛光装置的技术解决方 案包括喷嘴、抛光液容器、待抛光工件、工件装夹、抛光液回收槽、数控抛光机床、数控计算 机、压力表、压力调节阀、增压泵、抛光液搅拌器、抛光液回收容器和多根液体管路；抛光液回收槽固定在数控抛光机床的工件台上；抛光液容器固定在抛光液回收槽上；工件装夹固 定在抛光液容器底端，待抛光工件置于工件装夹中并固接；喷嘴的一端固定在数控抛光机 床的抛光运动头中，喷嘴的另一端接在第五液体管路的一端；压力表的两接口分别固接有 第五液体管路的另一端和第四液体管路的一端；压力调节阀的两接口分别固接有第四液体 管路的另一端和第三液体管路的一端；增压泵两接口分别固接有第三液体管路的另一端和 第二液体管路的一端；第二液体管路的另一端固接在抛光液回收容器中；第一液体管路的 一端固接在抛光液回收槽的抛光液出口接口处，第一液体管路的另一端位于抛光液回收容 器中；抛光液搅拌器位于抛光液回收容器中，用于回收抛光液；数控计算机中含有控制软 件单元，控制软件单元调节在不同位置时喷嘴的出口与待抛光工件表面之间保持一距离， 通过控制软件单元操作控制喷嘴的坐标位置和停留时间，定量去除待抛光工件的材料。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的另一方面提出全淹没射流抛光方法，本专利技术的 方法解决技术问题的技术方案的步骤如下步骤Sl 把待抛光工件装夹在抛光液容器中，调节工件装夹，使待抛光工件的最 顶端距抛光液容器的顶端30 60mm，数控计算机调节数控抛光机床上的喷嘴的坐标位置， 使喷嘴出口距工件表面某抛光点的距离控制在喷嘴出口 口径的5倍至6倍左右；步骤S2 注入抛光液把抛光液注入抛光液容器中，至抛光液容器装满为止，待抛 光工件和喷嘴出口全部淹没在抛光液中；步骤S3 启动液压部，开始淹没射流抛光启动增压泵使抛光液加速，调节压力调 节阀，使液体压力控制在0. 3MPa 2MPa ；步骤S4 数控计算机控制待抛光工件的全淹没射流抛光通过数控计算机调节在 不同位置时喷嘴的出口与待抛光工件表面之间保持一距离；控制抛光驻留时间从而实现材 料的定量去除，对待抛光工件进行全淹没射流抛光。本专利技术与现有技术相比的优点在于(1)本专利技术在光学元件加工过程中，使用全淹没射流抛光装置对光学元件进行全 淹没射流抛光方法抛光，能获得有利于抛光迭代收敛的材料去除函数，从而获得更高的抛 光精度。本专利技术结构简单，降低射流抛光系统成本和系统抛光控制难度，不需要使用一个抛 光头控制装置控制喷嘴的倾斜旋转运动来达到理想的去除函数的目的，而是采用全淹没射 流抛光方法，改变抛光的材料去除机理，使去除函数理想化。现有射流抛光方法的材料去除 机理是通过抛光液的冲击作用和冲击后的壁面流动的剪切作用来实现材料的去除抛光，由 于剪切作用的材料去除大于冲击作用的去除，使得抛光去除函数不是呈理想的高斯型曲线 分布，而是呈M形状分布。采用全淹没射流抛光方法，由于抛光液冲击待抛光工件后受周围 流体的阻力作用，壁面剪切作用减弱，材料的去除主要受抛光液的冲击作用，去除函数呈中 心有最大去除的近似理想的高斯曲线分布；(2)本专利技术采用全淹没射流抛光方法，相比现有技术的抛光方法，抛光液高速冲击 待抛光工件表面后，会向四周反弹溅射，溅射出来的抛光液一方面会污染数控抛光机床，另 一方面会溅射到操作人员身上，并且水雾被操作人员吸收，危害人体健康，再次会损失抛光 液；采用本法明方法后，全淹没射流抛光基本没有抛光液的反弹溅射，使得操作更加安全， 抛光液也没有损失。附图说明图1为本专利技术全淹没射流装置系统示意图；图2为本专利技术全淹没射流数控抛光程序抛光控制流程图；图3本专利技术全淹没射流抛光方法流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。喷嘴1、抛光液容器2、待抛光工件3、工件装夹4、数控抛光机床6、数控计算机7、 液压部和抛光液回收部，其中液压部包括压力表8、压力调节阀9、增压泵10和多液体管路。抛光液回收部用来回收抛光液以循环使用包括抛光液回收槽5、抛光液搅拌器 11、抛光液回收容器12和液体管路。多液体管路包括第一液体管路131、第二液体管路132、 第三液体管路133、第四液体管路134和第五液体管路135。所述压力表8是具有液体压力 检测作用的压力表。所述压力调节阀9具有液体压力调控作用的压力控制阀。所述增压泵 10是具有液体加压作用的泵。实施例一结合图1全淹没射流装置系统说明本实施例，本实施方式包括喷嘴1、 抛光液容器2、待抛光工件3本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．全淹没射流抛光方法和装置，其特征在于包括：喷嘴（１）、抛光液容器（２）、待抛光工件（３）、工件装夹（４）、抛光液回收槽（５）、数控抛光机床（６）、数控计算机（７）、压力表（８）、压力调节阀（９）、增压泵（１０）、抛光液搅拌器（１１）、抛光液回收容器（１２）和多根液体管路（１３１至１３５），抛光液回收槽（５）固定在数控抛光机床（６）的工件台上；抛光液容器（２）固定在抛光液回收槽（５）上；工件装夹（４）固定在抛光液容器（２）的底端，待抛光工件（３）置于工件装夹（４）中并固接；喷嘴（１）的一端固定在数控抛光机床（６）的抛光运动头中，喷嘴（１）的另一端接在第五液体管路（１３５）的一端；压力表（８）的两接口分别固接有第五液体管路（１３５）的另一端和第四液体管路的一端；压力调节阀（９）的两接口分别固接有第四液体管路（１３４）的另一端和第三液体管路（１３３）的一端；增压泵（１０）两接口分别固接有第三液体管路（１３３）的另一端和第二液体管路（１３２）的一端；第二液体管路（１３２）的另一端固接在抛光液回收容器（１２）中；第一液体管路（１３１）的一端固接在抛光液回收槽（５）的抛光液出口接口处，第一液体管路（１３１）的另一端位于抛光液回收容器（１２）中；抛光液搅拌器（１１）位于抛光液回收容器中（１２），用于回收抛光液；数控计算机（７）中含有控制软件单元，控制软件单元调节在不同位置时喷嘴（１）的出口与待抛光工件（３）表面之间保持一距离，通过控制软件单元操作控制喷嘴（１）的坐标位置和停留时间，定量去除待抛光工件（３）的材料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施春燕，袁家虎，伍凡，万勇建，范斌，雷柏平，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：90