系統識別號 | U0002-2807200919130700 |
---|---|
DOI | 10.6846/TKU.2009.01058 |
論文名稱(中文) | 圓柱件及繞射元件之精密拋光研究 |
論文名稱(英文) | Precision Polishing of Diffractive Optical Components and Cylindrical Specimens |
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 | 97 |
學期 | 2 |
出版年 | 98 |
研究生(中文) | 陳泰全 |
研究生(英文) | Tai-Chuan Chen |
學號 | 695370394 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2009-07-07 |
論文頁數 | 67頁 |
口試委員 |
指導教授
-
趙崇禮(clchao@mail.tku.edu.tw)
委員 - 趙崇禮(clchao@mail.tku.edu.tw) 委員 - 陳盈同 委員 - 周文成 委員 - 趙崇偉 委員 - 楊詔中 |
關鍵字(中) |
拋光 圓柱型試件 浮動拋光 繞射元件 |
關鍵字(英) |
polishing cylindrical specimen floating polishing diffraction components |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本論文之研究目的在針對細長圓柱件與繞射元件兩類難拋光工件研製以非接觸式拋光法為基礎之精密拋光系統以進行其表面粗糙度的改善。除設計製作特殊之拋光系統外亦探討各項拋光參數如拋光磨料種類、粒度、濃度、拋光間隙等對圓柱件與繞射元件的表面粗糙度改善情況,及材料移除率間之關係。研究結果顯示,對圓柱件之拋光系統:拋光系統內孔的安排會影響加工效率,15度內孔的拋光具有較佳之加工效率、提高拋光液濃度亦能增進表粗改善率。至於繞射元件之拋光系統:使用UV膠進行繞射元件拋光能在減低破壞繞射元件之形狀精度的前提下改進V溝之表面粗糙度。 |
英文摘要 |
This research aimed to develop precision polishing systems for improving the surface finish of long fine cylinder and diffractive optical element (DOE) based on the non-contact polishing process. Apart from design and development of the polishing systems, the related polishing parameters such as slurry concentration, abrasive size, polishing gap were correlated to the obtained surface roughness, form accuracy and material removal rate. The results showed that in the case of cylinder polishing-- the fifteen degree inner holes exhibited better surface roughness improve rate (SRIR) than that of vertical holes. As to the case of DOE polishing system, the UV-cured polishing molds demonstrated good SRIR of the V-grooves without giving in too much form accuracy. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 誌謝 I 中文摘要 II 英文摘要 III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 XI 符號表 XII 第一章 緒論 1 1-1前言 1 1-2研究背景 2 1-3 研究動機與目的 3 第二章 文獻回顧與理論基礎 5 2-1 超精密拋光技術 5 2-1-1 浮動拋光(Float Polishing) 5 2-1-2 磁力研磨(Magnetic Abrasive Finishing) 6 2-1-3 磁浮拋光法(Magnetic Float Finishing) 7 2-1-4 磨料流加工(Abrasive Flow Machining) 8 2-1-5 非接觸式拋光技術比較 9 2-2 繞射光學元件介紹 11 2-2-1 繞射光學元件與傳統光學元件比較 11 2-2-2 繞射光學元件的拋光 12 2-2-3 現有繞射光學元件拋光 13 2-3 本論文圓柱件拋光法介紹 14 2-4 新型繞射元件拋光法介紹 16 2-5 材料移除率 17 2-5-1 材料移除公式建構 17 2-5-3 表面粗糙度改善率 19 第三章 實驗設備與方法 20 3-1 圓柱件拋光實驗 20 3-2 圓柱件拋光實驗步驟 20 3-4 圓柱件拋光設備建立與做動方法 22 3-4-1 拋光設備-主軸 22 3-4-2 拋光設備-Z軸移動裝置 22 3-4-3 圓柱件拋光設備-拋光具 24 3-4-4 圓柱件拋光設備-Pump 26 3-4-5 電子天平 27 3-4-6 圓柱件實驗系統結合與作動方式 28 3-5 繞射元件拋光實驗 29 3-5-1 繞射元件拋光實驗步驟 29 3-5-2 繞射元件拋光實驗規劃與流程圖 30 3-5-3 繞射元件拋光設備建立 31 3-5-4 紫外光固化設備 33 3-6 材料移除 35 3-7 加工參數對拋光之影響 35 3-8 檢測設備及清潔設備 35 3-8-1 光學顯微鏡 35 3-8-2 表面輪廓儀(KLA-Tencor αstep-500) 36 3-8-3 超音波震洗機 36 3-8-4 掃描式電子顯微鏡( Scanning Electron Microscope, SEM ) 37 3-9 研磨液調配 38 3-10 圓柱件實驗試件 38 3-11 繞射元件V溝試件 40 第四章 結果與討論 41 4-1各參數對圓柱件拋光之影響 41 4-1-1圓柱型拋光具內孔洞安排對加工效率的影響 41 4-1-2磨粒大小對圓柱件拋光之影響 44 4-2 圓柱型試件拋光各參數之影響 47 4-3 繞射光學元件拋光 48 4-3-1 繞射光學元件拋光法選擇 48 4-3-2繞射光學元件拋光轉速之影響 51 4-3-3繞射光學元件拋光液濃度之影響 54 4-3-4繞射光學元件拋光間隙之影響 57 第五章 結論 60 第六章 參考文獻 61 附錄 64 圖目錄 圖1.1 奈米轉印技術 4 圖2.1 浮法拋光工作狀態之液體流動示意圖 6 圖2.2 磁力研磨機制示意圖 7 圖2.3 磁浮拋光法示意圖 8 圖2.4 磨料流加工示意圖 9 圖2.5 使用尖形和輪型工具拋光V型溝示意圖 13 圖2.6 論文圓柱件之拋光法研磨液流動(a)2D示意圖(b)3D示意圖 14 圖2.7論文圓柱之拋光法凸出結構示意圖 15 圖2.8研磨液受凸出結構影響之流動情況 15 圖2.9 新型繞射元件之拋光法 (a)2D示意圖(b)3D示意圖 16 圖2.10 磨粒撞擊工件表面示意圖 18 圖3.1 實驗流程圖 21 圖3.2 NSK E400 主軸,最高轉速40000rpm 22 圖3.3 Z軸高度移動裝置與高速主軸配合 23 圖3.4 Z軸移動裝置之作用於拋光具上示意圖 24 圖3.5 拋光具作用示意圖 25 圖3.6 拋光具中凸出結構示意圖 25 圖3.7 PUMP照片 26 圖3.8 電子天平 27 圖3.9 圓柱件拋光示意圖 28 圖3.10 繞射元件實驗流程圖 30 圖3.11 繞射元件拋光示意圖 31 圖3.12 繞射元件拋光實驗步驟 32 圖3.13 點光源機 34 圖3.14 Olympus 金相顯微鏡 36 圖3.15 KLA-Tencor α step-500表面輪廓儀 36 圖3.16 超音波震洗機 37 圖3. 17 掃描式電子顯微鏡(HITACHI S4160型) 37 圖3. 18 圓柱型試件照片(φ5,50mm) 38 圖3-19 V溝加工件示意圖 40 圖3.20 試件照片(約φ4.8mm) 40 圖4.1 0度孔拋光具與15度拋光具示意圖 41 圖4.2 0度孔拋光具與15度拋光具粗糙度比較圖 43 圖4.3 磨料大小比較曲線圖 45 圖4.4 濃度不同表面粗糙比較圖 46 圖4.6 繞射元件拋光法不同之V溝斜面粗糙度比較圖 49 圖4.7 不同的拋光法各試件的尖點高度改變 50 圖4.8 繞射元件拋光轉速不同之V溝加工件OM圖 52 圖4.9 繞射元件拋光不同轉速之V溝斜面粗糙度比較圖 52 圖4.10 不同轉速試件的尖點高度改變 53 圖4.11 繞射元件拋光液不同濃度之加工件V溝OM圖 55 圖4.12 繞射元件拋光液不同濃度之V溝斜面粗糙度比較圖 55 圖4.13 拋光液濃度不同影響尖點改變 56 圖4.14 繞射元件拋光不同間隙之加工件OM圖 58 圖4.15 繞射元件拋光間隙不同之V溝斜面粗糙度比較圖 58 圖4.16 使用不同間隙試件的尖點高度改變 59 表目錄 表2-1 各種表面拋光技術 10 表2-2 繞射光學元件及傳統光學元件之比較 11 表3- 1 PUMP抽水參數 26 表3-2 UV膠基本特性[附錄] 33 表3-3 固化後的UV膠的特性[附錄] 33 表3-4紫外光點光源機 34 表3- 5磨料機械性質 38 表3- 6 試件機械性質 39 表3-7試件機械性質 40 表4-1 拋光具內孔洞之比較參數表 42 表4-2 磨粒大小對拋光之影響實驗加工參數表 44 表4-3 拋光液濃度對拋光之影響實驗加工參數表 45 表4-4 各參數對於拋光的影響 47 表4-5 繞射元件拋光間隙之比較參數表 48 表4-6 繞射元件拋光不同轉速之比較參數表 51 表4-7 繞射元件拋光液不同濃度之比較參數表 54 表4-8 繞射元件拋光間隙不同之比較參數表 57 |
參考文獻 |
[1] 季法文,”照相手機畫素持續升級 減少尺寸與自動對焦為大勢所趨”, 新通訊 2006 年 8 月號 66 期 [2] 蔡瑞峰“應用液動壓拋光法移除小波長誤差之研究”,國立中山大學機械工程研究所碩士論文, 2000年 [3] 袁巨龍, 呂冰海, 常敏, “功能陶瓷超精密拋光技術的現狀與發展,” WMEM, 2003年, 第4期, pp. 17-21. [4] 林穎毅,”新應用帶頭光學元件產業邁向豐收”,光聯雙月刊,2004,3,50期 [5] 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 [6] 許政欽, “奈米磨粒在工件上滾動所引發現象之探討:分子動力法分析,” 國立中山大學機械工程研究所碩士論文, 2003年. [7] 黃立漢,” 適用於軸對稱自由曲面之高效率拋光系統創新設計:可變壓力分布之線拋光法,” 國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文,2007年 [8] 林旭, “功能陶瓷超精密拋光技術的研究,” 機電創新學報, 2003年, 第2卷第3期, pp. 58-65. [9] 高宏剛, 槽健林, 陳斌,馬月英, 王俊平, 王占山, 陳星旦,”浮法拋光裝置與初步實驗,” 光學精密工程, 1995年, 第3卷第1期,pp.57-60 [10] S.F. Soares,”Float-polishing process and analysis of float polished quartz”Applied Optics,Vol.33,1994,pp.89-95. [11] http://www.me.ncu.edu.tw/e2-106/磁力研磨.htm 中央大學顏炳華實驗室網站 [12] 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,2005年,第148期第4期 [13] 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 [14] . M. Jiang, R. Komanduri, “Application of Taguchi method for optimization of finishing conditions in magnetic float polishing,” Wear, Vol.213, 1997, pp. 59-71. [15] 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, p.p. 1197-1207. [16] 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,2005年,第145期第1期 [17] http://www.2456.com/trad/epub/details.asp?epubiid=1&id=7640 現代汽車 [18] 李金萍,“極化繞射光學元件在高密度光學讀取頭上之應用研究”,2000年 [19] 榮烈潤,” 超精密研磨拋光方法”, 航空精密製造技術2005年,第2期 [20] 余宗儒、曾釋鋒,”非球面鏡拋光系統研製”,儀科中心簡訊68 期2005年 [21] E. Brinksmeier, O. Riemer, A. Gessenharter ‘’Finishing of structured surfaces by abrasive polishing’’, Precision Engineering 30 (2006), pp.325–336 [22] E. Brinksmeier, O. Riemer, A. Gessenharter ,L. Autschbach” Polishing of Structured Molds”, 2007 [23] Yaw-Terng Su “Investigation of Removal Rate Properties of a Floating Polishing Process”, Journal of The Electrochemical Society, 147 (6) 2290-2296(2000) [24] http://www.chaoshun.cim.tw/ 兆順研磨材料有限公司 [25] http://www.evaporants.com/datasheets/SiO2tds.htm Superior Evaporants Incorporated [26] http://www.evaporants.com/datasheets/CeO2tds.htm Superior Evaporants Incorporated [27] http://www.evaporants.com/datasheets/Al2O3tds.htm Superior Evaporants Incorporated [28] 王裕淵, 謝銘郎, “鏡面加工之無電度鎳技術, ” 機械工業雜誌, 第249期, p.p. 224-231. [29] http://www.ttygw.com/html/WEB_GCZS/2007-09-29/112.htm 鋼鐵採購網 [30] 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,民國97年 |
論文全文使用權限 |
如有問題,歡迎洽詢!
圖書館數位資訊組 (02)2621-5656 轉 2487 或 來信