非球面光学零件的超精密磨削技术

日本学者大森整等人从1987年对铸铁纤维结合剂金刚石砂轮等的高强度金属结合剂的超硬磨料砂轮，开发了借用 electro1ytic ln processdr9ssin8(elid)的磨削法，实现了硬脆材料的超精密磨削，现在己成功应用于球面、非球面透镜、模具的超精密加工。

2.1.elod超精密磨削的原理

elid磨削系统包括：金属结合剂超微细粒度超硬磨料砂轮、电解修整电源、电解体整电极、电解液(兼作磨削液)、接电电刷和机床设备。 elid磨削原理见本刊1994年 no．9“在线电解修整磨削先进陶瓷”一文。

金属基结合剂砂轮的机械强度高，通过设定合适的电解量，可使砂轮磨损减少，在超精密磨削的同时，又能得到较高的形状精度，应用这一原理，能实现从平面到非球面，各种形状的光学元件的超精密磨削。

2.2.elld超精密磨削实验系统

在 rank pneumo公司的 asg—2500t机床上，装上大森整的 elid系统，该系统由砂轮、电源、电极及磨削液等组成。在毛坯成形粗加工时，使用400号砂轮，半精加工使用1000号砂轮或2000号砂轮，而在超精密磨削时，使用4000号(平均粒径为4μm)或8000号(平均粒径约为2μm)的铸铁结合剂金刚石砂轮。砂轮尺寸、形状为φ75w3平形砂轮。电解修锐电源(elid电源)，使用了发生直流高频脉冲电压的专用电源，电源的电压是60v，电流是10a。磨削液是将水溶性磨削液 afh— m和 cem稀释成50倍，依靠自来水或纯水稀释。

2.3.elid超精密磨削的实验结果

在加工非球面时，通过安装在工件轴上的碗形工具(325号铸铁结合剂金刚石砂轮φ30×w2mm)进行平砂轮的 r成形修整，约10min的电解初期修锐后，经过400号砂轮的粗磨，1000号砂轮的半精加工，依靠4000号砂轮进行 elid超精密磨削。

在超精密非球面加工机床上，借助 elid磨削技术，加工光学玻璃 bk一7的非球面透镜，成功地达到面型精度优于 o．2μm，表面粗糙度 rmax20nm，而对于稍软质的lasfn30和ge等材料的非球面，也得到了面型精度优于0.2μm-0.3μm，表面粗糙度rmax30nm，表面粗糙度rmax30nm级良好镜面。elid磨削技术，作为非球面光学零件的实用制造技术，可使零件的最后抛光量减小到最小限度。

（摘自《超精密加工与测控技术论文集》1999年第12期 作者：杨福兴 超精密加工技术国防科技重点实验室）