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随着科学技术的发展,对激光晶体、工程陶瓷、石英晶体等硬脆晶体薄基片的面形精度及表面质量要求越来越高。以激光技术为例,激光技术向高功率发展的历程中,薄片激光器被认为是最有里程碑意义的进展之一,它基于固体激光器的设计理念,革命性的提出创新的结构,具有效率高、损伤小、光束质量好、噪声低、体积小、稳定性强等优势,受到国内外极大的关注,成为高功率激光器的主要研究方向。激光晶体薄基片作为薄片激光器的核心元器件,对薄片激光器的激光输出特性及实际输出功率极限有着决定性的影响。 然而硬脆晶体薄基片由于硬度高、厚度薄、径厚比大等特点,在实际加工过程中易产生划痕、损伤等,加工面形精度及表面质量很难达到要求。针对硬脆晶体薄基片研磨加工中存在的面形精度难保证等问题,本文主要从加工过程中薄基片材料去除均匀性和固持方式这两个方面,对硬脆晶体薄基片研磨加工的面形进行分析研究。主要研究内容包括: (1)硬脆晶体薄基片材料去除均匀性研究。对加工薄基片与研磨盘之间的运动关系进行了分析,分别建立了磨粒在薄基片表面的运动速度模型和运动轨迹模型,分析了工艺参数对磨粒在薄基片表面运动速度及轨迹分布均匀性的影响,以薄基片表面各点处磨粒运动速度均匀、磨粒轨迹密度均匀为优化目标,为硬脆晶体薄基片研磨加工工艺参数的优化提供理论参考。 (2)固持对硬脆晶体薄基片面形的影响。研制了用于硬脆晶体薄基片研磨加工的真空吸附固持系统并测试了系统的固持性能;分析了真空吸附固持中真空度、石蜡粘结固持中粘结条件对薄基片面形的影响,确定了合理的固持参数。 (3)硬脆晶体薄基片研磨加工面形试验研究。选择石英晶体薄基片为试验对象,分别分析了真空吸附和石蜡粘结这两种固持方式下,转速对薄基片研磨加工面形的影响;最后,对比了真空吸附固持和石蜡粘结固持方式下薄基片的研磨加工面形。