中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
为了实现高次回转对称非球面的全口径超光滑加工，对磨头的运动控制算法进行了研究。介绍了超光滑加工的基本原理以及相应数控机床的机构，并对其光学表面的创成方式进行了描述。为了精确控制磨头的运动轨迹，提出了非球面驻留点的等误差递推求解算法进而分析了轨迹误差。计算了磨头位于不同位置时去除率的分布情况，并建立了驻留时间数学求解模型。在自研设备上对口径为150 mm，非球面度为116 μm的样件进行了超光滑加工。表面粗糙度方均根值由1.523±0.045 nm降低至0.399±0.0238 nm且分布均匀。实验结果表明，利用该算法可以精确控制磨头的运动轨迹，从而保证表面粗糙度的均匀一致。
光学制造 超光滑表面 磨头控制算法 非球面
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 长春 130033
在Preston假设基础上, 研究并推导了光学元件抛光过程中“花瓣”型截面磨头在双转子运动形式下的去除函数.提出了“花瓣”型截面磨头的离散点弧长表达方法, 并讨论了该方法的适用范围; 基于离散点弧长法, 推导了“花瓣”型截面磨头在双转子运动形式下的去除函数表达式; 根据可调步长式曲线逼近原理研究了类高斯型目标去除函数的逼近算法; 并得到了类余弦型去除函数的双转子抛光模参量.从而证明了双转子抛光技术可以得到类高斯型去除函数.
双转子 离散点弧长 “花瓣”型截面磨头 曲线逼近 类高斯去除函数 Dual-rotor Discrete points and its arc length Grinding head with petal-like section Curve approximation Gaussian-like removal function
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
为了精确控制超光滑加工过程中磨头的运动轨迹, 从而实现光学元件材料去除的均匀稳定, 研究了超光滑加工的后置处理算法。分析了超光滑加工工艺的特点和相应的超光滑机床的机械结构, 建立了机床的坐标系统, 构造了机床的运动学模型。对于光学元件母线为任意平面曲线的情况, 研究了磨头运动轨迹的等误差直线逼近算法。在曲率半径为290mm, 相对口径为1∶2.9的凹球面上进行了超光滑加工实验。结果表明, 利用所述算法可以精确地控制磨头的运动轨迹, 从而保证材料去除的稳定性。
光学制造 超光滑表面 后置处理 磨头轨迹 optical fabrication ultra-smooth optical surface post processing polishing tool pathway
