光学材料的浅低温抛光方法

微晶玻璃：同样，经过较长时间的抛光，也能接近低温抛光的表面粗糙度水平。金属基镀镍层：实验表明沥青盘常规工艺的去除率高于低温抛光的去除率，粗糙度亦能达到同样量级。
对比实验结果分析：从实验结果看，浅低温冰模层抛光得到了较好的抛光效果，抛光效率也比较高的实验结果，我们认为：
(1)浅低温抛光时，抛光磨料被固着在冰模层里，是“固体”，所以可适当提高工件主轴的转速，例如提高到每分钟几百转，而普通传统抛光机器转速是受到限制的，否则磨料外溢，反而效果不好。
(2)冰模层和工件相接触并作相对运动产生切削作用，不断的去除工件材料。另一方面冰模层和工件接触摩擦生热，冰模层不断熔化，在冰和工件之间形成一层水膜。这时和常规抛光相似，磨料以波动方式对材料进行去除，同时，未熔化的冰中所含的磨粒还有固着磨料的切削作用，直到磨粒脱落。所以，低温抛光的切削作用大于普通沥青盘抛光的去除作用，所以，冰模层抛光效果和去除率都比较好。
(3)浅低温抛光，我们使用的抛光模盘温度在一30～一50℃。抛光过程中，抛光模盘、工件都在我们人为创造那个小低温空间内，但工件和冰镇层的接触面上，由于生热而形成的某种高温，还原了抛光波的液体状态，抛光液对工件的水解作用照常进行，水解作用有利于材料的去除，所以和常规抛光一样，低温抛光同样是机械化学抛光。
6.材料去除率测定
对光学抛光工艺来说，测量给定条件下的材料去除率是一件很不容易的事，因为光学抛光在一段工艺过程之后，表面去除量甚小，这势必要求测试仪器具有非常高的分辨率和很严格的测量重复性，这对采用常规方法无疑是非常困难的。难波在他们的抛光实验中采用了努氏(Knoop)硬度计来测量去除率， Hader和 Weis提出了一种在样件上切出一个微米(μm)量级的平滑的沟槽的方法’14，即在每次抛光后，用轮廓仪去测量沟槽深度的变化进而计算出材料被抛光的去除率。我们根据我们的条件，低温抛光材料去除率的测定是在 MVK—E型显微硬度计上进行的。
显微硬度计主要是用来测试各种材料的显微硬度(Hv)其测头为金字塔式四方棱锥，相对面银角为136℃，当以不同负荷压材料时，被测材料表面形成一个有一定深度的四方棱锥形的孔。所以，我们在抛光的样件上先压上四方棱锥形孔的压痕，每次抛光后，测量锥孔对角线长度的变化，就可求得锥孔深度的变化，最后换算出抛光材料的去除率。
设对角线长度为di，四方形锥孔的边长为ai，则每次抛光后的锥孔高度为 所以，测量每次抛光操作后的di就可相应计算出hi，就可求出其变化，如图6所示，最后计算出材料的去除率。
我们在一个工件盘的不同位置选取三块样件，每块样件又选三个不同位置做棱锥孔压痕(其中一块做四处)，每次抛光后计量di，共十个点作统计平均值。
这里有两个问题，1.显微硬度计的压痕是很浅的，但材料的变形使压痕后在边缘处有隆起出现，所以，在第一次开始计量前，必须把隆起去掉。2．MVK—E型显微硬度计的观测显微镜放大倍数为400×，位移刻度格值为1μm，这给观测带来困难和分辨率不高。所以，我们的每次抛光操作务必使di的变化量大于1μm，以减少视值误差，同时，还压出不同深度的压痕作校准之用，尽量减少偶然误差，佼测试结果基本正确。实验数据：我们的实验是分别对微晶玻璃和金属基镀镍层进行的，表1是微晶玻璃的一组测试数据。
更换磨料后，继续做实验，另一种磨料材料的去除高度为1.52nm/min去除率为14．54×10-3mm3/min。一组金属基镀银层工件低温抛光测得材料的去除高度为0．2nm/min比微晶玻璃还低。为了对比，我们又分别做了镀银层和微晶玻璃的常规沥青模层抛光实验，结果是沥青模盘抛光金属基镀镍层的去除高度、去除率都比冰模层低温抛光高。另一方面，沥青盘抛光微晶玻璃的去除高度、去除率都不及低温抛光。这一结果是很有趣的。
测试结果我们认为低温冰模层抛光微晶玻璃和金属基镀镍层，其去除率都很低，因而能抛出超光滑表面。光学材料抛光的去除串，在转速、摆角及压力本变的情况下，仍是一个变数而不是常数，例如，当由一种磨料更换为另一种磨料时，或磨料由粗变细时，刚开始时测得的去除率和以后测得的去除率不一样。
7.结论
在常规光学工艺中加上温度效应，利用抛光波加水冷冻结冰，形成“固体”的抛光模层，替代传统的沥青盘或锡盘等抛光模层，这是一种新的尝试。从对几种常用的光学材料的抛光效果来看：
(1)我们所进行的冰抛光模层浅低温抛光实验，表明这种抛光方法具有散粒磨料和固着磨料抛光的两种效果，可以提高工作效率，易于控制面形并得到了 Ra在 A量级的超光滑表面。
(2)这种抛光方法由于低温冷冻深度很浅，冰模层制作简单，在常规工艺中不增加设备，适当创造低温条件就可实现，在某些方面具有实用价值。
(3)低温物理是近年来非常活跃的研究领域，1998年的物理奖就是低温条件下量子行为的研究成果。在低温条件下，特别是在OK附近的深冷温度区内，会发生许多新奇现象，值得深入研究探索，对于工艺技术工作者来说，在深冷区的条件下，被加工的光学材料会有那些新的性质、加工会有那些新现象、表面质量有那些新的效果，有条件是值得深入研究的新问题。本项目为应用光学国家重点实验室资助项目。