加工KDP晶体的小尺寸圆形抛光工具，抛光头I下部粘有低硬度的聚氨酯抛光垫；
步骤三:抛光头I相对被抛光KDP晶体5做行星运动(如图1所示)，自转的同时以一定偏心距公转；抛光液通过在抛光头I中心开加注孔直接注入抛光区域或者在抛光头I外侧浇注加入抛光区域；抛光头I接触晶体表面，进行加工，抛光压力1-1OOkPa ；
步骤四:使用干涉仪检测待抛光KDP工件，得到抛光前的初始面形分布M(x，7人作为目标去除矩阵；
步骤五:通过下列步骤实验确定去除函数:抛光头行星运动的公转中心2固定不动，即抛光头I绕某一固定点做行星运动，在一块实验样件表面抛光10-30分钟后，使用干涉仪测量得到抛后去除区域形貌，再减去提前测得的实验晶体初始形貌，得到抛光区域的去除量分布，记为矩阵似& W，再除以加工时间，即得到在单位时间内一个公转区域内的去除量分布，记为去除函数RARU，W，在之后的运算中作为一个抛光单元；抛光头I面积与被抛光KDP晶体5面积比为1:5-10 ；
步骤六:在被抛光KDP晶体5表面预设抛光轨迹6，采用的抛光轨迹为栅格形轨迹(如图2所示)、倾斜45度角的栅格轨迹(如图3所示)、螺线形轨迹(如图4所示)或Hilbert曲线轨迹(如图5所示)中的一种；根据选用的抛光轨迹，在被抛光KDP晶体5表面上划分驻留点网格，抛光轨迹6经过各驻留点；抛光头行星运动公转中心2在各驻留点的驻留时间为D(x, 7人依据方程Kx, y)=RAR(x, y) ■ D(x, W，求得抛光轨迹上各点驻留时间分布r；，并根据运算结果生成数控加工程序，控制抛光头行星运动公转中心2在被抛光KDP晶体5表面沿预设抛光轨迹6运动的同时，抛光头行星运动公转中心2在轨迹上各点的驻留时间满足D (X，y)，直至覆盖整个待加工表面(如图6所示)，实现被抛光KDP晶体5面形精度的提尚; 步骤七:由于步骤六中抛光头行星运动公转中心2在被抛光KDP晶体5表面各处驻留时间不同，因此会有局部低凹区域的小尺度刀纹未能完全去除；在步骤六之后，更换大尺寸抛光头1，更换后的抛光头I面积与被抛光KDP晶体5面积比为1:2-5 ;抛光头行星运动公转中心2沿抛光轨迹6匀速运动，覆盖整个样件表面，同时为了防止出现样件边缘处去除量少于中间区域的情况，取四块与被抛光KDP晶体5等高的KDP晶体作为保护块7，放置在被抛光晶体四周，以扩大抛光头I活动范围，增大被抛光区域面积(如图7所示)；抛光头行星运动公转中心2沿抛光轨迹匀速运动一至五遍后，被抛光KDP晶体局部残余的小尺度刀纹完全去除，表面质量得到提高。
[0020]例如:抛光头自转转速、公转转速均为100转/分钟，行星运动偏心距(公转半径)为5mm，抛光头直径为25mm，抛光液含水量为7.5% (质量分数)，抛光压力为40kPa。在一块KDP晶体上，抛光头行星运动公转中心不动，加工30分钟。使用干涉仪测量加工前后KDP晶体面形，将两者相减并除以加工时间，得到以该实施例中抛光参数加工的去除函数曲线，如附图8所示。采用表面轮廓仪检测抛光前KDP晶体表面，表面小尺度刀纹明显，如附图9所示。之后采用附图3所示的栅格轨迹对单点金刚石飞切后KDP晶体进行抛光。抛光后，KDP晶体表面小尺度刀纹完全去除，如附图10所示，同时表面粗糙度也由抛光前的8，175nm降低至1.908nm，晶体表面质量得到提高。
【主权项】
1.一种KDP晶体表面微纳纹理的无损伤数控水溶解抛光去除方法，其特征在于:该方法采用以下步骤: 步骤一:利用KDP晶体溶于水这一特性，选用含水油基微乳液作为抛光液，抛光液中水含量依据材料粗精抛光质量和去除速率要求不同，控制在3-30%范围内； 步骤二:使用面积小于被加工KDP晶体的小尺寸圆形抛光工具，抛光头(I)下部粘有低硬度的聚氨酯抛光垫； 步骤三:抛光头(I)相对被抛光KDP晶体(5 )做行星运动，自转的同时以一定偏心距公转；抛光液通过在抛光头(I)中心开加注孔直接注入抛光区域或者在抛光头(I)外侧浇注加入抛光区域；抛光头(I)接触晶体表面，进行加工，抛光压力1-1OOkPa ； 步骤四:使用干涉仪检测待抛光KDP工件，得到抛光前的初始面形分布M(x，7人作为目标去除矩阵； 步骤五:通过下列步骤实验确定去除函数:抛光头行星运动的公转中心(2)固定不动，即抛光头(I)绕某一固定点做行星运动，在一块实验样件表面抛光10-30分钟后，使用干涉仪测量得到抛后去除区域形貌，再减去提前测得的实验晶体初始形貌，得到抛光区域的去除量分布，记为矩阵似& W，再除以加工时间，即得到在单位时间内一个公转区域内的去除量分布，记为去除函数W，在之后的运算中作为一个抛光单元；抛光头(I)面积与被抛光KDP晶体(5 )面积比为1:5-10 ; 步骤六:在被抛光KDP晶体(5)表面预设抛光轨迹(6)，采用的抛光轨迹为栅格形轨迹、倾斜45度角的栅格轨迹、螺线形轨迹或Hilbert曲线轨迹中的一种；根据选用的抛光轨迹，在被抛光KDP晶体(5)表面上划分驻留点网格，抛光轨迹(6)经过各驻留点；抛光头行星运动公转中心(2)在各驻留点的驻留时间为W，依据方程Kx, y) =RAR(X，y) ■ D(x, y),求得抛光轨迹上各点驻留时间分布D(x, y),并根据运算结果生成数控加工程序，控制抛光头行星运动公转中心(2 )在被抛光KDP晶体(5 )表面沿预设抛光轨迹(6 )运动的同时，抛光头行星运动公转中心(2)在轨迹上各点的驻留时间满足W，直至覆盖整个待加工表面； 步骤七:由于步骤六中抛光头行星运动公转中心(2)在被抛光KDP晶体(5)表面各处驻留时间不同，因此会有局部低凹区域的小尺度刀纹未能完全去除；在步骤六之后，更换大尺寸抛光头(1)，更换后的抛光头(I)面积与被抛光KDP晶体(5)面积比为1:2-5 ;抛光头行星运动公转中心(2 )沿抛光轨迹(6 )匀速运动，覆盖整个样件表面，同时为了防止出现样件边缘处去除量少于中间区域的情况，取四块与被抛光KDP晶体(5)等高的KDP晶体作为保护块(7)，放置在被抛光晶体四周；抛光头行星运动公转中心(2)沿抛光轨迹匀速运动一至五遍后，被抛光KDP晶体局部残余的小尺度刀纹完全去除。
【专利摘要】一种KDP晶体表面微纳纹理的无损伤数控水溶解抛光去除方法，属于超精密抛光方法。该方法选用含水抛光液，使用小尺寸抛光头加工KDP晶体，抛光头行星运动公转中心在计算机控制下沿预设轨迹抛光KDP晶体，调整晶体表面各点的驻留时间，提高晶体面形精度；之后抛光头沿抛光轨迹匀速加工晶体表面，去除局部残余的小尺度刀纹，进一步提升表面质量。该方法利用KDP晶体可溶于水的物理性质对材料进行去除加工，不会产生传统机械去除过程中的亚表面损伤，同时也可以应用于类似KDP晶体的可溶于水的难加工材料，解决了目前大尺寸、高精度KDP晶体元件加工中，单点金刚石飞刀切削后晶体表面残余小尺度波纹的去除难题。
【IPC分类】B24B29/02
【公开号】CN105150078
【申请号】CN201510480631
【发明人】高航, 王旭, 陈玉川, 郭东明
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月9日