Convergentes Pulido: Una simple, rápida, completa Apertura Pulido Proceso de alta calidad óptica Pisos y Esferas

Los principales pasos en un proceso típico de fabricación óptica incluyen formación, rectificado, pulido de abertura total, y, a veces pequeña herramienta de pulido ^1-3. Con el aumento de la demanda de componentes ópticos de alta calidad para sistemas de imagen y láser, se han producido avances significativos en la fabricación de óptica en los últimos decenios. Por ejemplo, la precisión, la eliminación de material determinista ahora es posible durante la configuración y los procesos de molienda con los avances en la computadora de control numérico de máquinas de conformación (CNC) de vidrio. Del mismo modo, las tecnologías de pulido pequeña herramienta (por ejemplo, superficie óptica controlada por ordenador (CCOS), ion calcular, y el acabado magnetoreológico (MRF)) han dado lugar a la eliminación de material determinista y control de forma de superficie, impactando fuertemente la industria de fabricación de óptica. Sin embargo, el paso intermedio del proceso de acabado, pulido de abertura total, aún carece de alto determinismo, por lo general requieren opticia expertons para llevar a cabo múltiples, a menudo largos y ciclos iterativos con múltiples cambios en el proceso para alcanzar la cifra de superficie deseada ^1-3.

El gran número de métodos de pulido, las variables del proceso, y la compleja química y las interacciones mecánicas entre la pieza de trabajo, lap y purines ^4.3 han hecho que sea difícil para transformar pulido óptico de un "arte" a una ciencia. Para lograr determinista pulido plena abertura, la velocidad de eliminación de material debe ser bien entendido. Históricamente, la tasa de eliminación de material ha sido descrita por la ecuación Preston ampliamente utilizado ⁵

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donde dh / dt es la tasa de eliminación de espesor medio, _p k es la constante de Preston, σ _{S se}la presión aplicada, y V _r es la velocidad relativa media entre la pieza y la vuelta. La Figura 1 representa esquemáticamente los conceptos físicos que influyen en la tasa de eliminación de material tal como se describe la ecuación Preston, incluyendo las variaciones espaciales y temporales en la velocidad y la presión, las diferencias entre el la presión aplicada y la distribución de la presión que las experiencias de la pieza, y los efectos de fricción ^6-8. En particular, la distribución de la presión real experimentada por la pieza de trabajo se rige por una serie de fenómenos (descritos en detalle en otra parte ^6-8) que afecta fuertemente resultante figura superficie de la pieza de trabajo. También, en la Ecuación Preston, los efectos microscópicos y moleculares de nivel se pliegan en gran medida en el macroscópica constante Preston (k _p), que influye en la tasa global de material de eliminación, micro-rugosidad, e incluso arañazos en la pieza de trabajo. Diversos estudios han ampliado el modelo de Preston para dar cuenta para lechada microscópica interacciones partícula-pad-piezas de trabajo para explicar la tasa de remoción de material y microrrugosidad ^9-16.

Para lograr el control determinista de la figura superficie durante el pulido abertura total, cada uno de los fenómenos descritos anteriormente tiene que ser entendido, cuantificado y luego controlada. La estrategia detrás de pulido es convergente para eliminar o minimizar las causas indeseables de la eliminación de material no uniforme, ya sea a través del diseño pulidor de ingeniería o de control de procesos, de tal manera que la eliminación es impulsado sólo por la falta de coincidencia de la pieza vueltas debido a la forma de la pieza ^{7,17- 18.} La figura 2 ilustra cómo la forma de la pieza puede llevar a la convergencia basada en el concepto desajuste pieza vueltas. Considere la posibilidad de una vuelta plana y una pieza de trabajo hipotética de forma compleja se muestra en la parte superior izquierda. El desajuste altura de la interfase (referido como la brecha,? H _ol) influye en la distribución de la presión de interfaz (σ) como:

donde h es una constante que describe la velocidad a la que la presión disminuye con un aumento en la brecha? h _oL ^6. En este ejemplo, la pieza de trabajo tiene la presión más alta local en el centro (véase la parte inferior izquierda de la Figura 2), y por lo tanto esta ubicación observará la tasa de eliminación de material inicial más alta durante el pulido. Como se retire el material, el diferencial de presión a través de la pieza de trabajo se reducirá debido a una disminución en el desajuste pieza de trabajo-regazo, y la pieza de trabajo convergerá a la forma de la vuelta. En la convergencia, la distribución de presión pieza de trabajo, y por lo tanto, la eliminación de material, será uniforme a través de la pieza de trabajo (ver lado derecho de la Figura 2). Este ejemplo se ilustra para una vuelta plana, however, el mismo concepto se aplica a una vuelta esférica (ya sea cóncava o convexa). Una vez más, este proceso de convergencia sólo funciona si se han eliminado todos los demás fenómenos que afectan espacial no uniformidad material. Las mitigaciones de procedimiento y de ingeniería específicas implementadas en el protocolo Pulido convergente se describen en la Discusión.

El protocolo se describe en el siguiente estudio es el proceso convergente Pulido específicamente para un cuadrado fusionado pieza de vidrio de sílice 26,5 cm a partir de una superficie de molido fino. En 8 horas de pulido (4 horas / superficie), esta pieza de trabajo puede alcanzar una planitud pulida de ~ λ / 2 con una calidad de superficie muy alta (es decir, de baja densidad cero).