为实现光学元件磁流变高精度加工,基于脉冲迭代原理,提出基于粒子群算法的驻留时间优化方法。该方法在脉冲迭代法的基础上引入粒子群算法对整体面型残差进行优化,通过对整体驻留时间的判定,从而实现每个驻留时间点的最优选择,达到高精度面形加工。通过对Φ156 mm光学表面仿真加工,均方根(RMS)值和峰谷(PV)值从初始的169.164和1 161.69 nm收敛到23.492 5和807.215 6 nm。仿真结果表明,该算法能在保证面形收敛精度的同时快速获得稳定可靠的驻留时间分布,能有效降低中频误差,其算法性能优于常用的脉冲迭代法。该算法为磁流变抛光光学元件过程中的驻留时间计算提供了一种解决方案。

针对磁流变抛光过程中的中频误差的控制，进行了驻留时间与中频误差影响关系的研究。对基于矩阵法得出的驻留时间进行分析，驻留时间矩阵沿抛光头的进给方向的起伏波动性，反映在抛光过程中速度的不连续性，会引入一定的中频误差。提出通过滤波算法使驻留时间沿抛光轮进给方向更加平滑，即相邻两点的速度更加接近，抛光轮只需要很小的加速度和很小的时间内即可完成整个加速过程，从而降低这种速度的波动性带来的误差。通过计算机仿真和实验验证，给驻留时间一个很小的扰动，会使残差的功率谱密度（PSD）曲线发散，而滤波后的驻留时间算法在“不失真”的情况下，在一定程度上抑制了中频误差。

基于传统抛光的亚表面损伤层厚度，进行磁流变去除亚表面损伤层的实验以便验证在该加工方式下对元件中频误差的影响。计算机模拟结果及实验数据表明：磁流变加工的走刀间距会引起中频误差评价指标PSD曲线出现对应频率的峰值；抛光斑的不稳定性会引起PSD曲线出现不确定的次主峰；去除深度与PSD曲线峰值之间有近似的线性关系。采用磁流变作为亚表面损伤层的去除手段，元件的中频误差质量受加工参数影响很大。如果前级加工不佳导致留下的亚表面损伤层较深，用磁流变加工进行去除时会造成中频误差质量超过限定指标。