大口径高精度方形平面光学元件研制

成都精密光学工程研究中心目前配备了三台一米，三台二米和一台二点五米的环形平面抛光机，其中一米的设备主要加工Ф330毫米以内的平面光学元部件，二米的设备主要加工Ф600毫米以内的平面光学元部件，二点五米环抛设备主要用于Ф800毫米以内的平面光学元部件。并且一米、二米的环抛设备均按照3台一个机组配置，这样的机组培植比单台培植更有利于光学元部件面形的控制，使面形修正精度达到了用户的要求，提高了工作效率，缩短了加工周期。
一米环抛设备和二米环抛设备主要由变频器控制的调速电机、蜗轮蜗杆减速箱、基座、安放在平面轴承上的托盘、大理石及上面的抛光膜、校正盘、夹持用辅助工装及可以检查的正盘面形的带翻转装置的翻转机构组成。机床主轴转速为0.3~3r/min。；该设备调整校正盘比较方便，视野开阔，上下被加工元件也比较方便，夹持器调整范围比较大，翻转机构可以方便校正盘面形的检测及在设备休整或停机时存放校正盘。由于校正盘夹持器较长，夹持器在工作中尤其是校正盘与抛光胶盘面形不吻合的时候容易出现颤抖，影响胶盘的修正及被加工件的加工。
2.5m环抛设备主要由调速电机、齿轮减速箱、基座、安放在大齿圈上的托盘、大理石及抛光膜、校正盘及夹持校正盘和工件的横梁支撑结构及其他辅助工装组成。机床主轴转速为0~4r/min。该设备设计时将主机部分与横梁支撑结构分离，减少了主机与衡量结构相互间的互相影响，同时采用横梁支撑结构增大了校正盘的刚性。但校正盘和工件的调整比较烦琐，在调整过程中脏东西容易掉在抛光胶盘上，使被加工件出现道子。在光学加工中尤其是精抛光时最忌讳被加工件出现道子，这将直接影响到加工质量、效率及加工单位的信誉。
3.2.工艺实验
（1）方形元件的精细研磨。将方形元件用胶条或专用工装上盘进行精细研磨。一般大口径光学元部件的精细研磨最后一道砂用W14金刚砂研磨，研磨时必须将两面磨透，并将等厚控制在0.01以内，面形微凹一些，有利于基板的抛光修面形精度。观察表面砂眼粗细均匀，没有新的道子及外伤。
（2）方形元件的初抛光。可将方形元件用点胶上盘进行初抛光。刚开始时应该勤加抛光粉，抛光粉的浓度要大一些，以降低光学表面粗糙度和提高抛光效率，并在将光学元部件基板抛亮的过程中逐步修正面形精度，最终将面形控制在1.5λ左右，表面疵病控制在Ⅲ级。
（3）方形元件的环行精抛光。大口径方形元件的精抛光采用环形抛光技术加工。在环形抛光过程中，首先需要胶盘的面形要良好，在上抛光工件之前就应该将抛光胶盘修正到一定的精度，并且希望在加工过程中胶盘一直保持这种良好状态，直到光学元部件达到所要求的精度为止。在实际加工的整个过程中，保持一致状态是不太现实的，需要根据胶盘面形及工件面形的实际情况而定。通过调整校正盘的位置状态，让胶盘尽可能保持所需要的面形，以便高效地加工相应的工件。方形元件在抛光过程中的情况如图所示。
在实际的环行抛光加工过程中，总是将3台一组的环抛机群中的一台胶盘面形保持微凹，一台胶盘面形保持微凸，一台用作最后的面形修正。这样可以针对不同初抛光的不同加工件的不同面形状况选择相应的环行抛光机，节约修正胶盘面形的时间，提高工件的加工效率。