气囊抛光(Bonnet Polishing)是一种光学零件修形抛光方法,属于机械工程领域。它采用充入空气的球冠形抛光头形成气囊,并在其上粘贴专用的抛光膜。通过气囊的自转运动,以及工件和气囊抛光膜的相对运动,抛光液中的磨粒对工件表面材料进行精确可控的去除,从而实现复杂光学面形的修形抛光加工。
这项技术最初由伦敦大学学院光学实验室与英国Zeeko公司在计算机控制表面成形(CCOS)抛光技术基础上共同开发,解决了气囊研制、抛光运动方式和装备设计等关键技术问题,最终发明了光学元件气囊抛光技术。
气囊抛光技术的应用范围广泛,特别是在高精度曲面元件的加工中,如高精度光学元件,这些元件在航空航天和军事国防领域扮演着关键角色,因此发展其超精密批量加工水平至关重要。
由于专用气囊抛光机成本高昂且常规尺寸的气囊抛光机的加工范围有限,研究者们通过结合气囊抛光技术与机器人辅助加工技术,开发了机器人气囊抛光系统,以期降低设备成本并扩大应用范围。
此外,气囊抛光技术的优点包括材料去除量均匀、抛光效率高、吻合性好,这些优点使得它在光学玻璃等材料的加工中表现出色。例如,通过环形气囊抛光实验平台对K9光学玻璃进行抛光,研究发现随着气囊压强的增大,K9光学玻璃的抛光效率得到提高,这表明气囊抛光技术在提高材料表面质量方面具有显著效果。
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使用的抛光工具是特制的柔性气囊,气囊的外形为球冠,外面粘贴专用的抛光模,如聚氨酯抛光垫、抛光布等。将其装于旋转的工作部件上,形成封闭的腔体,腔内充人低压气体,并可控制气体的压力。抛光头本身旋转形成抛光运动。工件可以旋转,并可做X、Y、Z 向的数控联动运动。在工件为回转体表面时,工件旋转并做X、2 向的数控联动运动;在工件为自由曲面时,工件不旋转而做X、Z向的数控联动运动。