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计算机控制小工具抛光机床的研制

李延君  
【摘要】:现代空间光学技术的发展使得非球面光学元件在光学系统中被广泛应用,适用于中等尺寸以上的非球面零件的高效,低耗,精密的加工设备和加工方法已经成为光学加工工作者的追求目标。计算机控制光学表面成形技术(computer controlled optical surfacing)和根据CCOS原理制造的抛光机床就是应这些要求而产生和发展的。本文以自研光学非球面加工机床为对象,对计算机控制光学表面成形技术中的一些基本问题进行了研究。 本文对计算机控制小工具抛光的发展现状做了比较全面的综合评述。对国内,国外研究应用的多种可用于光学材料的超精密抛光方法进行了分析、比较和评价。 本文归纳总结了CCOS技术原理和CCOS的整体设计思路,以Preston假设为基础,利用Robert A.Jones提出的卷积原理,建立去除函数模型和驻留函数模型,用此两个数学模型表示材料去除量函数;以机床性能要求为前提,进行计算机控制小工具抛光机床的结构设计。本文提出抛光机床总体设计方案,机床采用模块化结构和龙门立式结构,五轴(X,Y,Z,A,C轴)数控联动,可以加工直径500mm圆盘或者对角线为500mm的方形光学脆性材料,机床可以对平面、球面和非球面的光学元件进行抛光加工。通过设计获得机床主要设计参数,这些参数满足机床设计要求:机床制造完毕后,对机床部件重复定位精度和平行度进行检测;抛光过程中存在很多因素影响抛光结果,本文对抛光参数与抛光的关系进行简单分析:在计算机控制小工具抛光机床上,对k9玻璃进行抛光实验,利用激光球面干涉仪检验表面粗糙度,PV值和均方根值RMS。 通过对本课题的研究,设计和制造出中等口径的光学抛光机床,机床的设计参数满足机床设计要求;并且在所研发的机床上进行光学抛光实验,得到光学零件的实验结果满足机床设计要求。


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