复杂曲面铝反射镜磁流变抛光工艺优化

采用超精密车削加工的复杂曲面铝反射镜只能满足红外光学系统的应用需求,若要满足更高需求的应用场合,需要进一步提升反射镜面形精度。磁流变抛光能够进行确定性修形,在复杂曲面加工中具有独特优势,但是复杂曲面连续变化的面形特征,在磁流变抛光时会导致去除函数不稳定,影响误差收敛效率和加工精度。从高精度复杂曲面铝反射镜的应用需求出发,提出了复杂曲面局部区域磁流变抛光去除函数的动态建模方法,给出了驻留时间求解算法,以平均曲率变化最小为原则,设计了抛光路径优化算法,针对该算法计算速度慢的问题,提出了优化策略,并通过试验进行了验证,最终加工的复杂曲面铝反射镜的面形误差为0.216λ PV、0.033λ RMS （λ=632.8 nm）。     

进动气囊抛光工艺参数研究

为了提高光学元件的面形精度,提高加工效率,针对平面光学零件,以抛光去除效率和表面粗糙度为考核指标,对影响进动气囊抛光的几个工艺参数进行了正交试验及分析,得出各工艺参数对抛光去除效率和表面粗糙度的影响规律。确定最佳工艺参数,并在此条件下进行了气囊抛光工艺试验,通过Matlab软件拟合出了气囊抛光去除函数,为开展驻留时间的计算和面形控制提供了依据。     

基于机床动态性能的离子束修形驻留时间精确实现

本文提出机床进给加速度求解理论公式,并在速度加工模式中引入机床动态性能以修正驻留时间.结合自研的离子束抛光机床KDIFS-500,利用该机床的动态特性和小束径去除函数,仿真正弦面误差,表明修正后速度加工模式能保证离子束修形过程中驻留时间的精确实现,提高面形精度.     

基于颗粒水射流的异型不锈钢元件确定性加工

基于颗粒水射流材料去除性能稳定、无刀具磨损、复杂面形适应能力强等优点,提出了基于确定性修形的异型不锈钢元件加工方法,确定了适用于不锈钢元件表面的测量方法,对其加工路线进行了规划.对于齿形"窄"环带表面经过3次确定性修形加工后,表面面形Rms由初始的9.774Wave(1Wave=632nm)收敛至2.009Wave,表面质量提升明显,表面粗糙度减少至63.303nm,达到加工要求.实验结果表明颗粒水射流加工对不锈钢件加工具有优良的确定性修形能力,具有广泛的应用前景.     

基于球形磨头抛光技术的SiC抛物面镜抛光

针对用CCOS小工具研抛技术抛光材质较硬以及陡度较高的SiC非球面镜时,面形误差收敛太慢,研究了一种新型的球形磨头抛光技术,其去除函数稳定性较好,形状趋于高斯分布且束径也较小,对修正局部面形误差具有较好的效果.为了使该技术能应用于抛光,对球头抛光工具进行了刀具补偿.     

非球面气囊抛光的材料均匀去除研究

对气囊抛光非球面表面材料去除均匀性进行了研究。根据Preston方程,分析了抛光磨头与零件转速比对去除函数分布的影响,并采用定点抛光试验对分析结果进行验证。在定点抛光表面去除速率分析的基础上,通过优化抛光磨头进给速度、合理控制驻留时间,实现材料表面均匀去除。采用该方法,对一口径为150mm的非球面进行抛光试验,抛光后面形误差趋势保持不变,功率谱密度高频分量明显降低,实现了对表面材料的均匀去除。     

进动气囊抛光技术研究

为实现高精度的光学玻璃零件的加工,本文对进动气囊抛光关键技术进行了详细研究.首先介绍了进动气囊抛光设备及原理,通过对Preston方程的分析及工艺参数实验确定了抛光去除函数,并对驻留时间算法进行优化求解,通过MATLAB仿真验证残余误差在0.1 μm以内,最后对平面和球面玻璃进行了抛光实验,获得了面形PV值为0.18μm的球面表面,验证了驻留时间算法的合理性,满足光学玻璃元件精密加工的基本要求,为后续进行自由曲面的抛光提供了理论基础.     

强光光学零件磁流变抛光误差的频谱特征 与演变研究

通过分析磁流变抛光的材料去除特征、误差功率谱密度的定量计算方法、敏感频率误差的演变规律,探索误差频谱与去除函数、走刀方式、走刀步距等加工参数的对应关系,为工艺过程的合理控制提供指导。典型强光光学零件磁流变抛光的实验结果表明,通过优化工艺参数,能够大幅修正低频误差、控制中高频误差,保证0.03～8.3mm-1频段误差全部满足NIF评价指标要求。     

基于狭缝射流抛光的去除函数优化

基于流体动力学对狭缝射流的喷射特性展开了仿真分析,狭缝孔径越小射流流束能量越集中受"W"型影响越小。建立了狭缝射流绕中心自转时材料去除的理论模型,通过实验和仿真分析验证了该模型的准确性。以狭缝喷嘴的中心点为旋转中心能获得准高斯型的去除函数可以提升狭缝喷嘴对表面面形误差的修形控制能力,该方法具有良好的应用前景。     

大口径非球面SiC反射镜研磨工具优化

研究了研磨盘材料和尺寸对材料去除效率的影响。利用MATLAB软件仿真分析研磨盘与反射镜表面的不匹配度,结合研磨盘的磨损效率,确定了适合非球面研磨加工的研磨盘尺寸及刀具路径,针对不同研磨阶段为研磨盘材料和尺寸的选择提供依据,以提高加工效率和提升面形误差收敛效率。并将分析结果运用到大口径SiC非球面反射镜的实际加工中。