系統識別號 | U0002-2701201012373600 |
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DOI | 10.6846/TKU.2010.00975 |
論文名稱(中文) | 浮法拋光繞射元件之研究 |
論文名稱(英文) | Float Polishing of Diffractive Optical Components |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 機械與機電工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 98 |
學期 | 1 |
出版年 | 99 |
研究生(中文) | 陳運正 |
研究生(英文) | Yun-Cheng Chen |
學號 | 694341586 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
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 |
關鍵字(中) |
拋光 繞射元件 浮法拋光 |
關鍵字(英) |
polishing diffractive optical components float polishing |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
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. |
第三語言摘要 | |
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 |
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