光学精密研磨与抛光
光学抛光工作总结
光学抛光工作总结
光学抛光是一项重要的工艺，它在许多行业中都扮演着关键的角色。
无论是在光学镜片制造、半导体生产还是精密机械加工领域，光学抛光都是必不可少的工艺之一。
在这篇文章中，我们将总结光学抛光工作的关键步骤和技术要点，以及在实际工作中可能遇到的挑战和解决方法。
首先，光学抛光的关键步骤包括研磨、抛光和清洗。
研磨是将工件表面的粗糙度降低到一定的要求，为后续的抛光工作做好准备。
抛光是利用研磨后的工件表面进行表面光洁度的提高，以及形状精度的提高。
清洗是将抛光后的工件进行清洗，去除表面的残留物，确保最终产品的质量。
在光学抛光工作中，技术要点包括选择合适的研磨和抛光工艺参数，如研磨液的种类和浓度、抛光布的材质和硬度、抛光速度和压力等。
此外，还需要注意工件的固定方式、抛光机的调整和维护等方面的技术要点。
在实际工作中，光学抛光可能会遇到一些挑战，如工件表面的微裂纹、抛光布的磨损和堵塞、抛光液的污染等。
针对这些挑战，我们可以采取一些解决方法，如调整抛光工艺参数、更换抛光布、定期清洗抛光机等。
总的来说，光学抛光工作是一项复杂而重要的工艺，它需要工作者具备丰富的经验和技术知识。
只有不断总结经验，不断改进工艺，才能保证光学抛光工作的质量和效率。
希望通过本文的总结，能够对光学抛光工作有更深入的了解，为实际工作提供帮助。
精密研磨与抛光(精密加工)
表面平滑
在抛光过程中，工件表面逐渐被 磨平，最终达到镜面或高度平滑
的效果。
表面改性
在抛光过程中，工件表面可能会 发生物理或化学变化，如表面层 晶格结构的变化或表面化学成分
的改变。
抛光工艺参数
压力
抛光压力是影响抛光效果的重要参数，压力过大会导致工件表面 损伤，过小则抛光效率低下。
02
精密研磨技术
研磨材料
01
02
03
04
刚玉
常用作研磨材料，具有高硬度 和耐磨性，适用于硬材料的研
磨。
碳化硅
具有高硬度和高韧性，适用于 研磨硬而脆的材料。
氧化铝
具有较好的韧性和耐磨性，适 用于研磨软材料和中等硬度的
材料。
天然磨料
如河砂、海砂等，可用于粗研 磨和抛光。
研磨机理
切削作用
研磨材料表面上的磨粒在压力作 用下切入工件表面，切削出微小
智能化的发展
智能检测与监控系统
通过引入传感器和智能化检测技术，实现对 研磨与抛光过程的实时监测和数据采集，提 高加工过程的稳定性和可靠性。同时，通过 数据分析与处理，优化加工参数，提高加工 效率和表面质量。
自动化生产线
通过集成机器人、自动化设备和智能化管理 系统，构建自动化生产线，实现研磨与抛光 过程的自动化和连续化生产。这将大幅提高 生产效率，降低人工成本，提升企业竞争力
总结词
高分子材料的研磨与抛光是实现高分子材料表面高精度和高光洁度的重要手段。
详细描述
高分子材料的研磨与抛光主要采用金刚石、刚玉等硬质材料作为磨料，通过研磨、抛光等工艺去除高 分子材料表面的凸起和划痕，以提高其表面质量和性能。高分子材料的研磨与抛光广泛应用于塑料、 橡胶、涂料等领域。
第5章 超精密研磨与抛光(康仁科) 大连理工大学
固结磨料研磨
圆柱面和球面的研磨
5.5.1 液中研磨
磨料：微细的 磨料：微细的Al2O3磨粒 磨粒 研具： 研具：聚氨酯 加工液：过滤水、蒸馏水、 加工液：过滤水、蒸馏水、净化水 机理：将研磨操作浸入在含有磨粒的研磨剂中 机理： 进行，借助水波效果， 进行，借助水波效果，利用浮游的微细磨粒进 行研磨加工。以磨粒的机械作用为中心， 行研磨加工。以磨粒的机械作用为中心，由加 工液进行磨粒的分散，起缓冲和冷却作用。 工液进行磨粒的分散，起缓冲和冷却作用。 应用：加工硅片，可以得到完全高质量的镜面。 应用：加工硅片，可以得到完全高质量的镜面。
研具
磨粒
加工液 工件、 工件、研具相对速度 加工压力 加工时间 环境
温 度 尘 埃
室温设定温度± 室温设定温度±0.1℃ ℃ 利用净化槽、 利用净化槽、净化操作台
5.4 超精密平面研磨和抛光
超精密研磨和抛光是加工误差<0.1 µm，表面粗 糙度Ra<0.02 µm的加工方法。 用于制造高精度高表面质量的零件，如大规模 集成电路的硅片，不仅要求极高的平面度，极 小的表面粗糙度，而且要求表面无变质层、无 划伤。光学平晶、量块、石英振子基片平面， 除要求极高平面度、极小表面粗糙度外，还要 求两端面严格平行。
5.5 新原理的超精密研磨抛光
传统的研磨抛光方法是完全靠微细磨粒的机械 作用去除被研磨表面的材质， 作用去除被研磨表面的材质，达到很高的加工 表面。 表面。 最近出现新原理的研磨抛光方法其工作原理有 些已不完全是纯机械的去除， 些已不完全是纯机械的去除，有些不用传统的 研具和磨料。 研具和磨料。这些新的研磨抛光方法可以达到 分子级和原子级材料的去除， 分子级和原子级材料的去除，并达到相应的极 高几何精度和无缺陷无变质层的加工表面。 高几何精度和无缺陷无变质层的加工表面。
精密研磨与抛光的主要工艺因素
同上
双 面 加 摇摆动型
3
3/4/5 上、下平板任一为摇摆型，则 同上
工机
载体就有摆动型，就可以做出
4
4/5
与行星运动不同的轨迹
球 面 加 摆动型
1--4 1--4
多用于球面、非球面镜片研磨， 镜片，玻璃
工机
玻璃眼膜
图2
其中典型的单面研磨/抛光设备如图 3 所示的修整环型加工设备。加工时将被加工面，
以一定的负载压于旋转的圆形研具上。工件本身跟着旋转，运动轨迹的随机性，使工件表面
的去除量均匀。同时，工件对研具的反作用，也使研具表面磨损，为避免加工精度恶化，在
工件外侧配置旋转的修整环，使研具表面的磨损得以均匀修整。另一种应用最普遍的一种双
研磨/抛光设备如图 4，可利用这种设备加工高精度平行平面、圆柱面和球面。加工时工件 放在齿轮状薄形保持架的载物孔内，上下均有工具座。为工件上得到的均匀不重复的加工轨
尘埃
利用洁净室、净化工作台
图1 二、研磨与抛光设备
常用的研磨与抛光设备如图 2 所示，
单 面 / 运动方式
电 动 驱 动 轴 特征
双面
机数 数
主要用途
单 面 加 修整环型
1
1
工机
工件在保持架内自转，研磨盘 晶体、金属、
旋转抛光单一平面
陶瓷
单 面 加 行星运动型 1
2
工机
2
2
将工件放入太阳齿轮与内齿轮 同上 之间的环状保持架内，保持架 带动工件作行星运动
1）工件相对研具做平面运动，能使工件顺那个各点具有相同或相近的研磨行程。
2）工件上任一点，尽量不出现运动轨迹的周期型重复。
3）研磨运动平稳，避免曲率过大的运动转角。
精密研磨及抛光用陶瓷材料的生产开发与应用方案(一)
精密研磨及抛光用陶瓷材料的生产开发与应用方案一、实施背景随着科技的快速发展和产业结构的改革，精密研磨和抛光技术的需求逐渐增大。
传统研磨材料如金、银、铜等已无法满足高精度、高耐磨性的要求。
因此，开发新型研磨抛光陶瓷材料及其制备技术，对于推动制造业、光学产业、半导体产业等领域的发展具有重要意义。
二、工作原理精密研磨及抛光用陶瓷材料的生产开发基于先进的材料科学和制造技术。
首先，通过选用具有高耐磨性、高硬度、高化学稳定性等特性的陶瓷材料，如氧化铝、氮化硅等，制备出适合研磨抛光用途的陶瓷磨料。
然后，利用先进的热压烧结工艺，将陶瓷磨料烧结成具有所需形状和尺寸的陶瓷研磨盘或抛光轮。
最后，通过调整工艺参数，如温度、压力、烧结时间等，实现对陶瓷材料的微观结构和性能的精确调控。
三、实施计划步骤1.调研市场需求：了解精密研磨和抛光材料的性能要求、应用领域和市场趋势。
2.选取合适的陶瓷材料：根据调研结果，筛选出适合精密研磨和抛光用途的陶瓷材料。
3.开发制备技术：研究陶瓷材料的制备工艺，包括粉体制备、成型、烧结等关键技术。
4.研制样品：按照确定的制备工艺，制备出陶瓷研磨盘或抛光轮样品。
5.性能测试：对样品进行性能测试，包括硬度、耐磨性、化学稳定性等指标的检测。
6.应用试验：将样品应用于实际生产过程中，验证其研磨抛光效果。
7.优化工艺：根据性能测试和应用试验结果，对制备工艺进行优化改进。
8.推广应用：将优化后的产品推广至市场，应用于光学、半导体、汽车制造等产业领域。
四、适用范围本方案适用于光学玻璃、半导体硅片、金属表面处理等精密研磨和抛光领域。
通过对不同材料和表面的研磨抛光处理，可有效提高产品精度、降低制造成本，满足各行业对高精度、高耐磨性的需求。
五、创新要点1.选用新型陶瓷材料：本方案选用具有高耐磨性、高硬度、高化学稳定性等特性的陶瓷材料，如氧化铝、氮化硅等，以满足高精度研磨抛光的要求。
2.开发先进的制备技术：采用先进的热压烧结工艺，实现对陶瓷材料的微观结构和性能的精确调控，提高产品的硬度和耐磨性。
研磨与抛光
第5章模具的研磨与抛光模具的研磨与抛光是以降低零件外表粗糙度，提高外表形状精度和增加外表光泽为主要目的，属光整加工，可归为磨削工艺大类。
他们研磨与抛光在工作成形理论上很相似，一般用于产品、零件的最终加工。
现代模具成形外表的精度和外表粗糙度要求越来越高，特别是高精度、高寿命的模具要求到μm级的精度。
一般的磨削外表不可防止要留下磨痕、微裂纹等缺陷，这些缺陷对一些模具的精度影响很大，其成形外表一部分可采用超精密磨削加工到达设计要求，但大多数异型和高精度外表大都要进行研磨与抛光加工。
对冲压模具来讲，模具经研磨与抛光后，改善了模具的外表粗糙度，利于板料的流动，减小流动阻力，极大地提高了成形零件的外表质量，特别是对于汽车外覆盖件尤为明显。
经研磨刃口后的冲裁模具，可消除模具刃口的磨削伤痕，使冲裁件毛刺高度减少。
塑料模具型腔研磨、抛光后，极大地提高型腔外表质量，提高成形性能，满足塑件成型质量的要求、塑件易于脱模。
浇注系统经研磨、抛光后，可降低注射时塑料的流动阻力。
另外研磨与抛光可提高模具接合面精度，防止树脂渗漏，防止出现沾粘等。
电火花成型的模具外表会有一层薄薄的变质层，变质层上许多缺陷需要用研磨与抛光去处。
另外研磨与抛光还可改善模具外表的力学性能，减少应力集中，增加型面的疲劳强度。
研磨的基本原理与分类研磨是一种微量加工的工艺方法，研磨借助于研具与研磨剂〔一种游离的磨料〕，在工件的被加工外表和研具之间上产生相对运动，并施以一定的压力，从工件上去除微小的外表凸起层, 以获得很低的外表粗糙度和很高的尺寸精度、几何形状精度等，在模具制造中，特别是产品外观质量要求较高的精密压铸模、塑料模、汽车覆盖件模具应用广泛。
1.研磨的基本原理1〕物理作用研磨时，研具的研磨面上均匀地涂有研磨剂，假设研具材料的硬度低于工件，当研具和工件在压力作用下做相对运动时，研磨剂中具有尖锐棱角和高硬度的微粒，有些会被压嵌入研具外表上产生切削作用〔塑性变形〕，有些则在研具和工件外表间滚动或滑动产生滑擦〔弹性变形〕。
光学冷加工抛光技术
光学冷加工抛光技术
光学冷加工抛光技术是一种利用光学原理进行表面修整和抛光的高精度加工方法。
相比传统的机械抛光，光学冷加工抛光技术具有以下优势：
1. 高精度: 光学冷加工抛光技术可以达到亚纳米级的表面精度，适用于高要求的光学元件和器件的加工。
2. 无接触: 光学冷加工抛光技术利用光束进行加工，不需要与
工件接触，避免了机械抛光可能带来的刮擦和损伤。
3. 无热效应: 光学冷加工抛光技术在抛光过程中不会产生热量，避免了传统热加工可能引起的热应力和热变形问题。
4. 高效率: 光学冷加工抛光技术可以同时对多个表面进行加工，提高了加工效率。
光学冷加工抛光技术的基本原理是利用光束的聚焦和控制来进行表面修整和抛光。
通过调整光束的聚焦参数，可以控制加工深度和加工形状，从而实现精确的表面加工。
光学冷加工抛光技术在光学器件制造、半导体加工、精密机械加工等领域有着广泛的应用。
它不仅可以提高光学元件和器件的质量和性能，还可以降低制造成本和提高生产效率。
精密研磨与抛光(精密加工)
7.1 研磨 7.2 抛光 7.3 精密研磨与抛光的主要工艺因素 7.4 精密研磨抛光新技术 7.5 曲面研磨抛光技术
2013-9-22
第7章 精密研磨与抛光
在超精密加工中，超精密切削和超精密磨削的实
现在很大程度上依赖于加工设备、加工工具以及相关 技术的支持，并受到加工原理及环境因素的影响和限 制，要实现更高精度的加工十分困难。 超精密研磨抛光具有独特的加工原理，对加工设 备和环境因素要求不高，可以实现纳米级甚至原子级 的加工，已经成为超精密加工技术中一个十分重要的 部分。 精密研磨与抛光加工涉及的材料：金属材料，硅 、砷化镓等半导体材料，蓝宝石、铌酸锂等光电子材 2013-9-22 料，压电材料，磁性材料，光学材料等。
第1节 研磨
一、研磨加工的机理
研磨加工：利用硬度比被加工材料更高的微米级磨粒， 在硬质研磨盘作用下产生微切削和滚扎作用，实现被 加工表面的微量材料去除，使工件的形状、尺寸精度 达到要求值，并降低表面粗糙度、减小加工变质层的 加工方法。 1.研磨时磨料的工作状态 1）磨粒在工件与研具之间发生滚动，产生滚轧效果； 2）磨粒压入到研具表面，用露出的磨粒尖端对工件表 面进行刻划，实现微切削加工； 3）磨粒对工件表面的滚轧与微量刻划同时作用。
金属抛光
硅晶片抛光 化合物半导体材料抛光 金属材料抛光 一般材料抛光 金属模抛光
纤维
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非织布（毛形状有：放射状、网络状、同心圆状和螺旋状等。 槽的形状、宽度、深度和间距等根据工件材料性质、 形状及研磨面的加工精度而选择。 研具开槽的作用： 1)存储多余磨粒，防止磨 料堆积而损伤工件表面； 2)作为向工件供给磨粒的 通道；
3)作为及时排屑的通道， 防止研磨表面被划伤。
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7.1 研磨抛光机理 7.2 精密研磨、抛光的主要工艺因素 7.3 超精密平面研磨和抛光 7.4 超精密研磨抛光的主要新技术
2019/1/4
第1节 研磨抛光机理 一、研磨加工的机理
1.研磨时磨料的工作状态 1）磨粒在工件与研具之间发生滚动，产生滚轧 效果； 2）磨粒压入到研具表面，用露出的磨粒尖端对 工件表面进行刻划，实现微切削加工；
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5）研磨平行度要求很高的零件时，采用（1） 上研磨盘浮动以消除上下研磨盘不平行误差； （2）小研磨零件实行定期180度方位对换研 磨，以消除因研磨零件厚度不等造成上研磨盘 倾斜而研磨表面不平行；（3）对各晶向硬质 不等的晶片研磨时，加偏心载荷修正不平行度。 6）为提高研磨抛光的效率和研磨表面质量， 可在研磨剂中加入一定量的化学活性物质。 7）高质量研磨时必须避免粗的磨粒和空气中 的灰尘混入，否则将使研磨表面划伤，达不到 高质量研磨要求。
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第4节 超精密研磨抛光的主要新技术 液中研磨
将超精密抛光的研具工作面和工件浸泡在 含磨粒的研磨剂中进行，在充足的加工液中， 借助水波效果，利用游离的微细磨粒进行研 磨加工，并对磨粒作用部分所产生的热还有 极好的冷却效果，对研磨时的微小冲击也有 缓冲效果。
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机械化学研磨
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对于抛光加工后的加工变质层，由表层向里 依次为：抛光应力层、经腐蚀出现的二次裂纹 应力层、二次裂纹影响层和完全结晶层，整个 加工变质层深度约为3μ m。并且加工表面越粗， 加工变质层深度越大。
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第2节 精密研磨、抛光的主要工艺因素
加工条件：对残留有裂纹的硬脆材料和不产生裂纹的 金属材料的加工条件不同； 研磨方式：单面研磨和双面研磨； 研磨机：应能均匀地加工工件，研具磨损要小并要求 能容易修整精度； 研具和抛光盘：必须避免因工作面磨损和弹性变形引 起精度下降；
2019/1/4
三、研磨、抛光的加工变质层
不管采取什么加工方法，或多或少要在被加工表面 上产生加工变质层，加工变质层使工件材质的结构、 组织和组成遭到破坏或接近于破坏状态，使工件表面 的力学性能、物理化学性能与母体材料不同，进而影 响制成元件的性能，因此在超精密研磨抛光中要求变 质层越薄越好。 硬脆材料研磨后的表面，从表层向里依次为：非晶 体层或多晶体层、镶嵌结构层、畸变层和完全结晶结 构，从弹塑性力学的角度评价变质层，依次为：极薄 的塑性流动层、有异物混入的裂纹层、裂纹层、弹性 变形层和母体材料。金属材料研磨后的加工表面变质 层与硬脆材料类似。
机械化学研磨加工是利用化学反应进行机械研磨， 有湿式和干式两种。 湿式条件下的机械化学研磨，用于硅片的最终精加 工，研磨剂含有0.01μ m大小的SiO2磨粒的弱碱性胶 状水溶液，而与它相配合的研具是表层由微细结构的 软质发泡聚氨基申酸涂敷的人造革。 干式条件下的机械化学研磨，是利用工件与磨粒之 间生成化学反应的研磨方法。干式条件下的微小范围 的化学反应有利于加工的进行，由于0.01～0.02粒径 的SiO2磨粒有较强的化学活性，研磨量较大。
2019/1/4
五、获得高质量平面研磨抛光的工艺规律
1）研磨运动轨迹应能达到研磨痕迹均匀分布并 且不重叠。 2）硬质研磨盘在精研修形后，可获得平面度很 高的研磨表面，但要求很严格的工艺条件。 3）软质（半软质）研磨盘易获得表面粗糙度值 极小和表面变质层甚小的研磨抛光表面，但不 易获得很高的平面度。 4）使用金刚石微粉等超硬磨料可获得很高的研 磨抛光效率。
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磁流体精密研磨
磁性流体为强磁粉末在液相中分散为胶态尺寸 （<0.015μ m）的胶态溶液，由磁感应可产生流动性，特 性是：每一个粒子的磁力矩较大，不会因重力而沉降，磁 化强度随磁场增加而增加。当将非磁性材料的磨料混入磁 流体，置于磁场中，则磨粒在磁流体浮力作用下压向旋转 的工件而进行研磨。磁流体精研的方法又有磨粒悬浮式加 工、磨料控制式加工及磁流体封闭式加工。
2019/1/4
2019/1/4
使用η p小的研具效果好。使用ξ 小 的研具能有效地控制平面度的恶化， 但ξ 太小时，压力偏差较大，反而 易引起平面度的恶化。而当ξ 较大 时，只要加工量少，由于压力偏差 较小，初始的平面度不会产生多大 的恶化。
四、平行度和晶体方位误差的修正
平行度的修正研磨是使被加工面与基准平 面的角度误差达到最小值。单面研磨法采用 使工件附加偏心压力。晶体方位误差的修正 加工是以晶格面作参照物进行研磨的。
优点：研磨出的表面变质层很小，表面粗糙 度也很小；
缺点：研磨盘不易保持平面度
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三、平面研磨时工件和软质研具的磨损量
工件与研具两者的任意 点A处的加工量和研具磨 损量，相对于两者的中 心各自画圆弧与横轴相 交，从交点出发每 20min间隔与纵轴平行 地上升或下降。 工件形成凸面，研具在 半径上形成凹面。
研具材料：微细的磨粒和使磨粒对工件作用很浅的材 料；
加工液：提供磨粒、排屑、冷却和减轻不必要摩擦的 2019/1/4 效果。
第3节 超精密平面研磨和抛光 一、精密平面的研磨机
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二、平面研磨使用的研具 1）特种玻璃，或用在加工成平面的金属板 上涂一层四氟乙烯或镀铅和铟； 优点：能得到高精度的平面 缺点：研具层寿命短 2）使用半软质研磨盘或软质研磨盘
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3.金属材料的研磨
当金属表面用硬度计压头压入时，只在表面 产生塑性变形的压坑，不会发生脆性材料那 样的破碎和裂纹。
研磨时，磨粒的研磨作用相当于极微量切削 和磨削时的状态,且表面不会产生裂纹。
2019/1/4
二、抛光加工的机理
抛光的机理：1）以磨粒的微小塑性切削生成切屑， 但是它仅利用极少磨粒强制压入产生作用。2）借助磨 粒和抛光器与工件流动摩擦使工件表面的凸凹变平。
3）磨粒对工件表面的滚轧与微量刻划同时作用。
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2.硬脆材料的研磨
一部分磨粒由于研磨压力的作用，嵌入研磨盘表面， 用露出的尖端刻划工件表面进行微切削加工；另一部 分磨粒则在工件与研磨盘之间发生滚动，产生滚轧效 果。在给磨粒加压时，就在硬脆材料加工表面的拉伸 应力最大部位产生微裂纹。当纵横交错的裂纹扩展并 产生脆性崩碎形成磨屑，达到表面去除的目的。