氣囊拋光機床精度及元件面形中頻控制研究.pdf

1、大口徑自由曲面光學(xué)元件廣泛應(yīng)用于強激光裝置、大型天文望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星用光學(xué)系統(tǒng)等大中型光學(xué)系統(tǒng)中，隨著國家重大光學(xué)工程及國防尖端技術(shù)對它們的需求量越來越大，實現(xiàn)大口徑自由曲面光學(xué)元件的高效、高精度加工是光學(xué)元件制造領(lǐng)域需要解決的關(guān)鍵問題。拋光加工作為大口徑自由曲面光學(xué)元件超精密加工的一個重要工序，其材料去除效率、加工精度以及加工表面紋理控制等對光學(xué)元件的最終質(zhì)量有重要影響。氣囊拋光技術(shù)采用具有一定充氣壓力的柔性橡膠氣囊作為拋光工具，通過選取

2、不同的工藝參數(shù)（如氣囊充氣壓力、氣囊壓縮量、主軸轉(zhuǎn)速、氣囊頭直徑）可以有效地控制拋光材料去除效率以及對光學(xué)表面誤差確定性地去除，從而獲得高質(zhì)量的大口徑光學(xué)元件，因此，氣囊拋光技術(shù)是一種適用于大口徑自由曲面光學(xué)元件精密加工且極具潛力的加工方法。
　　本文針對大口徑自由曲面光學(xué)元件氣囊拋光加工的特點，研究氣囊拋光裝備的精度控制技術(shù)以及氣囊拋光光學(xué)表面中頻誤差的控制技術(shù)，主要研究內(nèi)容有:
　　1.針對自由曲面光學(xué)元件高效拋光加工的

3、需求以及氣囊進動拋光運動的特點，進行5軸聯(lián)動氣囊拋光機床的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，并安裝調(diào)試BP-2MK4605軸聯(lián)動氣囊拋光機床;對機床的關(guān)鍵部件進行有限元分析結(jié)構(gòu)優(yōu)化;確定機床幾何精度的檢驗方案，對龍門結(jié)構(gòu)的幾何精度進行檢驗，并提出一種基于球桿儀的氣囊拋光工具幾何誤差檢測方法。
　　2.進行五軸氣囊拋光機床誤差源及誤差運動學(xué)分析，明確機床的機構(gòu)特征與各運動軸之間的運動關(guān)系，通過機床各運動副之間運動關(guān)系的齊次坐標(biāo)變換，建立五軸聯(lián)動氣囊拋光

4、機床的空間誤差模型;使用球桿儀對氣囊拋光工具的幾何誤差進行檢測，并對機床的聯(lián)動運動誤差進行補償。
　　3.根據(jù)大口徑光學(xué)元件中頻誤差辨識方法存在的不足，利用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解和WVD時頻分析方法，提出了基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解-Wigner的中頻誤差評價方法，實現(xiàn)中頻誤差辨識方法的進一步完善。
　　4.為了獲得影響光學(xué)元件表面中頻誤差的理論依據(jù)，對不同去除函數(shù)、拋光加工方式進行仿真分析;基于卷積頻譜分析，提出一種高效拋光中頻誤差控制策略;