非球面光學零件的ELID鏡面磨削技術

　　日本學者大森整等人從1987年對超硬磨料砂輪進行了研究，開發(fā)了使用電解In Process Dressing(ELID)的磨削法，實現(xiàn)了對硬脆材料高品位鏡面磨削和延性方式的磨削，現(xiàn)在該方法己成功的應用于球面、非球面透鏡、模具的超精密加工。

　　①ELID鏡面磨削原理

　　ELID磨削系統(tǒng)包括：金屬結(jié)合劑超微細粒度超硬磨料砂輪、電解修整電源、電解修整電極、電解液(兼作磨削液)、接電電刷和機床設備。磨削過程中，砂輪通過接電電刷與電源的正極相接，安裝在機床上的修整電極與電源的負極相接，砂輪和電極之間澆注電解液，這樣，電源、砂輪、電極、砂輪和電極之間的電解液形成一個完整的電化學系統(tǒng)。

　　采用ELID磨削時，對所用的砂輪、電源、電解液均有一些特殊要求。要求砂輪的結(jié)合劑有良好的導電性和電解性、結(jié)合劑元素的氫氧化物或氧化物不導電，且不溶于水，ELID磨削使用的電源，可以采用電解加工的直流電源或采用各種波形的脈沖電源或直流基量脈沖電源。在ELID磨削過程中，電解液除作為磨削液外，還起著降低磨削區(qū)溫度和減少摩撩的作用，ELID磨削一般采用水溶性磨削液，全屬基結(jié)合劑砂輪的機械強度高，通過設定合適的電解量，砂輪磨損小。同時能得到高的形狀精度。應用這個原理，能實現(xiàn)從平面到非球面，各種形狀的光學元件的超精密鏡面磨削。

　　②ELID鏡面磨削實驗系統(tǒng)

　　在Rank Pneumo公司的ASG―2500T機床上，裝上由砂輪、電源、電極、磨削液等組成大森整ELID系統(tǒng)毛坯粗成形加工時使用400#、半精加工時使用1000#或2000#、作鏡面磨削時使用4000#(平均粒徑約為4μm)或8000#(平均粒徑約為2μm)的鑄鐵結(jié)合劑金剛石砂輪，電解修銳電源(ELID電源)，使用的是直流高頻脈沖電壓式專用電源，工作電壓為60V，電流為lOA。所用的磨削液，使用時要求用純水將水溶性磨削液AFH―M和CEM稀釋50倍。

　�、跡LID鏡面磨削實驗方法和實驗結(jié)果

　　作非球面加工時，通過安裝在工件軸上的碗形砂輪(325#鑄鐵結(jié)合劑金剛石砂輪為φ30×W2mm)進行平砂輪的只成形體整，作10min的電解初期修銳之后，經(jīng)過400#的粗磨和1000#的半精加工，最后再用4000#進行ELID鏡面磨削，在超精密非球面加工機床上，借助ELID磨削技術，成功地加工出了光學玻璃BK―7非球面透鏡。面型精度達到優(yōu)于o.2μm，表面粗糙度達Ra20nm，而對于稍軟如LASFN30和Ge等材料的非球面加工，同樣能達到面型精度優(yōu)于O.2-O.3μm，表面粗糙度達Ra30nm。