氣囊拋光機(jī)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(qiáng)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(guó)家重大光學(xué)工程及國(guó)防尖端技術(shù)對(duì)它們的需求量越來(lái)越大，實(shí)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(wèn)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(gè)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)大口徑自由曲面光學(xué)元件氣囊拋光加工的特點(diǎn)，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?jī)?nèi)容有:
　　1.針對(duì)自由曲面光學(xué)元件高效拋光加工的

3、需求以及氣囊進(jìn)動(dòng)拋光運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，進(jìn)行5軸聯(lián)動(dòng)氣囊拋光機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并安裝調(diào)試BP-2MK4605軸聯(lián)動(dòng)氣囊拋光機(jī)床;對(duì)機(jī)床的關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元分析結(jié)構(gòu)優(yōu)化;確定機(jī)床幾何精度的檢驗(yàn)方案，對(duì)龍門(mén)結(jié)構(gòu)的幾何精度進(jìn)行檢驗(yàn)，并提出一種基于球桿儀的氣囊拋光工具幾何誤差檢測(cè)方法。
　　2.進(jìn)行五軸氣囊拋光機(jī)床誤差源及誤差運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，明確機(jī)床的機(jī)構(gòu)特征與各運(yùn)動(dòng)軸之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，通過(guò)機(jī)床各運(yùn)動(dòng)副之間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的齊次坐標(biāo)變換，建立五軸聯(lián)動(dòng)氣囊拋光

4、機(jī)床的空間誤差模型;使用球桿儀對(duì)氣囊拋光工具的幾何誤差進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)機(jī)床的聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
　　3.根據(jù)大口徑光學(xué)元件中頻誤差辨識(shí)方法存在的不足，利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和WVD時(shí)頻分析方法，提出了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解-Wigner的中頻誤差評(píng)價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)中頻誤差辨識(shí)方法的進(jìn)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(duì)不同去除函數(shù)、拋光加工方式進(jìn)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;