淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-2701201012373600
中文論文名稱 浮法拋光繞射元件之研究
英文論文名稱 Float Polishing of Diffractive Optical Components
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 98
學期 1
出版年 99
研究生中文姓名 陳運正
研究生英文姓名 Yun-Cheng Chen
學號 694341586
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-01-13
論文頁數 70頁
口試委員 指導教授-趙崇禮
委員-劉道恕
委員-趙崇禮
委員-馬廣仁
委員-陳盈同
委員-周文成
中文關鍵字 拋光  繞射元件  浮法拋光 
英文關鍵字 polishing  diffractive optical components  float polishing 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 繞射元件因表面結構複雜一般在精密加工成形後其表面粗糙度便難以改進。本論文以浮動拋光法為基礎研發非接觸式之精密拋光系統用以改善繞射元件的表面粗糙度,並減少拋光過程中對繞射元件表面結構的形狀精度損失。除研製特殊之拋光系統外亦探討各項拋光參數如工件與拋光具間的間隙、工件與拋光具的相對速度、磨粒的尺寸、拋光具的種類等對於繞射元件的表面粗糙度改善與結構形貌變化之相對關係。根據研究結果顯示,本研究開發之拋光系統能夠成功降低繞射元件之表面粗糙度,且與接觸式拋光方法相較,能夠大幅減少表面結構因拋光造成之形狀精度的損失,為具可行性之繞射元件拋光方法。
英文摘要 Owing to the complex surface profile of diffractive optical elements (DOE), it is extremely difficult to further improve the obtained surface roughness of DOE by polishing without damaging its form accuracy. This research aimed to design and develop a non-contact precision polishing system, based on the float polishing method, to improving the surface finish of DOE and, in the same time, to preserve its form accuracy. Polishing parameters such as relative speed between the workpiece and the polishing molds, abrasive size, polishing gap, different kinds of the polishing molds were correlated to the obtained surface roughness, form accuracy and material removal rate in the present study. The results showed that the system developed in this research demonstrated good surface roughness improve rate on polishing the DOE without surrendering too much form accuracy.
論文目次 目錄
致謝 Ⅰ
中文摘要 II
英文摘要 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅶ
表目錄 Ⅸ
符號表 Ⅹ
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究背景 1
1-3 研究動機與目的 2
第二章 文獻回顧與理論基礎 4
2-1 超精密拋光技術 4
2-1-1 浮法拋光(Float Polishing) 4
2-1-2 磁力研磨(Magnetic Abrasive Finishing) 5
2-1-3 磁浮拋光法(Magnetic Float Finishing) 6
2-1-4 磨料流加工(Abrasive Flow Machining) 7
2-2 繞射光學元件及拋光方法 8
2-2-1 繞射光學元件 8
2-2-2 繞射光學元件拋光 8
2-3本實驗之繞射光學元件拋光法 10
2-3-1之前提出繞射光學元件拋光法 10
2-3-2 繞射光學元件拋光 10
2-4材料移除率預測數學式 12
2-5表面終極粗度概念 16
第三章 實驗方法與設備 17
3-1 繞射元件拋光實驗 17
3-1-1繞射元件拋光實驗步驟 17
3-1-2繞射元件拋光實驗規劃與流程圖 18
3-2繞射元件拋光設備與作動方法 20
3-2-1拋光設備-主軸 20
3-2-2拋光設備-Z軸移動裝置 20
3-2-3 UV膠拋光具 21
3-2-4紫外光點光源機 23
3-2-5沉水幫浦 24
3-2-6繞射元件拋光設備建立 24
3-3檢測設備 26
3-3-1光學顯微鏡 26
3-3-2共軛焦顯微鏡 27
3-4拋光液調配 28
3-5繞射元件拋光試件 29
第四章 結果與討論 31
4-1各參數對繞射元件拋光的影響 31
4-1-1實驗中的固定參數 31
4-1-2實驗中的可變參數 32
4-2固定磨料之初拋 33
4-3主軸轉速對浮法拋光繞射元件的影響 39
4-4磨粒尺寸對浮法拋光繞射元件的影響 51
4-5拋光具種類對浮法拋光繞射元件的影響 60
第五章 結論 66
第六章 未來展望 67
參考文獻 68
圖目錄
圖2.1浮法拋光設備圖 5
圖2.2 磁力研磨機制示意圖 5
圖2.3 磁浮拋光法示意圖 6
圖2.4 磨料流加工示意圖 7
圖2.5結構表面的拋光工具示意圖 9
圖2.6之前提出之繞射元件拋光示意圖 10
圖2.7改良式之繞射元件拋光示意圖 11
圖2.8磨粒撞擊工件表面示意圖 12
圖3.1實驗規劃流程圖 19
圖3.2 NSK E400 主軸 20
圖3.3 Z軸移動裝置 21
圖3.4微硬度試驗之UV膠試件圖 21
圖3.5紫外光點光源機Lightningcure 200 23
圖3.6 Alife AE-01-1200沉水幫浦 24
圖3.7繞射元件拋光設備 25
圖3.8改良後的繞射元件拋光設備 26
圖3.9光學顯微鏡Olympus BX51M 27
圖3.10共軛焦顯微鏡KEYENCE VK-9700 28
圖3.11試件照片 29
圖3.12試件加工示意圖 30
圖4.1試件與拋光具對磨之V溝表面200倍OM圖 32
圖4.2原始試件浮法拋光3小時之V溝表面100倍OM圖 33
圖4.3固定磨料初拋前後之試件V溝表面100倍OM圖 35
圖4.4原始試件峰谷高度差量測示意圖 37
圖4.5固定磨料初拋後試件峰谷高度差量測示意圖 38
圖4.6不同轉速下之試件V溝表面100倍OM圖 40
圖4.7不同轉速之試件V溝表面粗糙度與時間關係圖 43
圖4.8不同轉速之試件V溝表粗下降率與時間關係圖 44
圖4.9 #4000,5000rpm拋光前試件峰谷高度差量測示意圖 46
圖4.10 #4000,5000rpm拋光後試件峰谷高度差量測示意圖 47
圖4.11 #4000,7000rpm拋光前試件峰谷高度差量測示意圖 48
圖4.12 #4000,7000rpm拋光後試件峰谷高度差量測示意圖 49
圖4.13 #4000,9000rpm拋光前試件峰谷高度差量測示意圖 50
圖4.14 #4000,9000rpm拋光後試件峰谷高度差量測示意圖 51
圖4.15不同磨粒尺寸下之試件V溝表面100倍OM圖 54
圖4.16不同磨料尺寸之試件V溝表面粗糙度與時間關係圖 56
圖4.17不同磨料尺寸之試件V溝表粗下降率與時間關係圖 56
圖4.18 #8000,9000rpm拋光前試件峰谷高度差量測示意圖 58
圖4.19 #8000,9000rpm拋光後試件峰谷高度差量測示意圖 59
圖4.20不同拋光具硬度下之繞射元件V溝表面100倍OM圖 60
圖4.21 UV-3076G拋光前試件峰谷高度差量測示意圖 62
圖4.22 UV-3076G拋光後試件峰谷高度差量測示意圖 63
圖4.23 SE7405拋光前試件峰谷高度差量測示意圖 64
圖4.24 SE7405拋光後試件峰谷高度差量測示意圖 65 
表目錄
表2-1繞射及傳統光學元件之比較表 8
表3-1各款UV膠曝照時間與硬度關係表 22
表3-2紫外光點光源機Lightningcure 200基本資料 23
表3-3 Alife AE-01-1200沉水幫浦基本資料 24
表3-4氧化鋁機械性質 28
表3-5試件材料性質 29
表4-1固定磨料初拋之拋光參數表 34
表4-2原始試件V溝表粗值 36
表4-3固定磨料初拋後試件V溝表粗值 36
表4-4主軸轉速為實驗變數的拋光參數表 39
表4-5 #4000,5000rpm轉速試件V溝表粗值 41
表4-6 #4000,7000rpm轉速試件V溝表粗值 41
表4-7 #4000,9000rpm轉速試件V溝表粗值 42
表4-8固定磨料初拋後V溝表粗 43
表4-9接觸式拋光與浮法拋光比較表 52
表4-10磨粒尺寸為實驗變數的拋光參數表 53
表4-11 #8000,9000rpm試件V溝表粗值 55
表4-12拋光具種類為實驗變數的拋光參數表 60
表4-13不同拋光具種類之V溝表粗值 61


參考文獻 [1] http://www.scribd.com/doc/2579839/ch13 , 2009.10.1
[2] 李世光,余良彬,吳乾埼,吳文中,李舒昇,陳怡君, “繞射式光學元件之先導性研究開發—汽車照明組件”, 科學發展月刊 ,第28卷第6期, 2000 , pp.442-446
[3] 林潁毅, “新應用帶頭光學元件產業邁向豐收” , 光聯雙月刊
, 50期 , 2004 .3
[4] Y.Namba, H.Tsuwa , “Ultra finishing of Sapphire single crystal” , Annals of the CIRP , Vol.26 , 1977 , pp.325-329
[5] J. M. Bennett, J. J. Shaffer, Y. Shibano, Y. Namba , “Float polishing of opticalmaterials” , Applied Optics , Vol.26 , No.4 , 1987 , pp.696-703
[6] 高宏剛, 槽健林, 陳斌, 馬月英, 王俊平, 王占山, 陳旦, “浮法拋光裝置與初步實驗”, 光學精密工程 , 第3卷第1期 , 1995 , pp.57-60
[7] S.F. Soares , “Float-polishing process and analysis of float polished quartz” , Applied Optics , Vol.33 , 1994 , pp.89-95
[8] http://www.me.ncu.edu.tw/e2-106/磁力研磨.htm , 2009年10月1日
[9] 李建國,王勇 , “HR-2鋼精密零件表面磁力研磨磨粒加工機理研究”, 金剛石與磨料磨具工程 , 第148期第4期 , 2005
[10] N. Umeharab, T. Kirtanea, R. Gerlicka, V.K. Jainc, R. Komanduri, “A new apparatus for finishing large size/large batch silicon nitride (Si3N4) balls for hybrid bearing applications by magnetic float polishing (MFP)” , International Journal of Machine Tools & Manufacture , Vol.46 , 2006 , pp.151-169
[11] M. Jiang, R. Komanduri, “Application of Taguchi method for optimization of finishing conditions in magnetic float polishing” Wear , Vol.213 , 1997 , pp. 59-71
[12] Y.T. Su, T.C. Hung and C.C. Weng , “Ultra-precision machining by the cylindrical polishing process” , International Journal of Machine Tools & Manufacture , Vol.43 , 2003 , pp.1197-1207
[13] 武利生,李元宏, “磨料流加工研究發展”,金剛石與磨料磨具工程,第145期第1期, 2005
[14] http://www.asahi-link.com/EXTRUDEHONE-AFM01.htm , 2009.10.1
[15] 趙偉忠 , “繞射光學元件概論與基礎”,經濟部工業局88年度工業技術人才培訓計畫講義
[16] E. Brinksmeier , O. Riemer , A. Gessenharter , “Finishing of structured surfaces by abrasive polishing” , Precision Engineering 30 , 2006 , pp.325–336
[17] E. Brinksmeier , O. Riemer , A. Gessenharter , L. Autschbach , “Polishing of Structured Molds”, 2007
[18] 陳泰全, “圓柱件及繞射元件之精密拋光研究”,淡江大學機械與機電工程學系碩士論文,2009
[19] Y.T. Su , “Investigation of Removal Rate Properties of a Floating Polishing Process” , Journal of The Electrochemical Society , Vol.147 (6) , 2000 , pp.2290-2296
[20] Y.Mori , K.Ymauchi , K.Endo , “Elastic emission machining” , Precis.Eng. , Vol.9 (3) , 1987 , pp.123-128
[21] Y.T.Su , S.Y.Wang , J.S.Hsiau , “On machining rate of hydrodynamic polishing process” , Wear ,Vol.188 , 1995 , pp.77-87
[22] 郭家維, “以浮動拋光法拋光精密圓柱件之研究”,淡江大學機械與機電工程學系碩士論文,2008
[23] Y.T.Su , S.H.Liu , Y.W.Chen , “A preliminary study on smoothing efficiency of surface irregularities by hydrodynamic polishing process” , Wear ,Vol.249 , 2001 , pp.808-820
[24] http://www.accuratus.com/alumox.html, 2009.12.24
[25] http://www.alcoa.com/adip/catalog/pdf/Extruded_Alloy_6061.pdf , 2009.11.12
[26] http://en.wikipedia.org/wiki/6061_aluminum , 2009.10.1
[27] J.M.Bennett , J.J.Shaffer , Y.Shibano , Y.Namba , “Float polishing of optical materials” , Applied Optics , Vol.26 , 1987 , pp.696-703
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2013-01-27公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2013-01-27起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2281 或 來信