异形离轴光学元件加工技术研究

【摘要】：大型望远镜是观测天体的重要手段。由于口径庞大，大型望远镜的加工常常采用分而治之的策略，即首先将其划分为各种形状的子镜，然后再并行加工。因而研究异形离轴光学元件的加工是十分必要的。 异形离轴光学元件的加工方法有很多种，例如数控小工具加工方法（CCOS），能动磨盘加工方法和气囊加工方法等。数控小工具研抛方法是计算机控制比光学元件小得多的磨头来进行研抛，它是发展比较早的一种光学加工技术，结构相对简单，研究使用这种方法加工异形离轴件对其它的加工方法有很大的指导意义。 本文根据普林斯顿方程，研究了数控小工具研抛光学工件的去除量的特点。根据实测数据分别修正了小工具位于工件内部与边缘的静态去除函数。根据工件的几何特点，并参考工具的动态去除函数特点，建立了数控小工具的研抛轨迹，并计算了各轨迹点间的速度。本文通过改进的正则化方法计算出轨迹点处的驻留时间。最后采用MATLAB编写了模拟加工的控制程序，利用输出的数控代码进行了实际的加工工艺实验，结果证明了理论的正确性。 本文的分析结果对实际应用计算机控制研抛方法加工异形离轴镜提供了一定的理论指导意义。