中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

光学非球面因其具有大视场、简化系统结构及替代多个球面在像差中的矫正作用等优点已经广泛应用各个领域，这极大地推动了非球面研制技术的发展。气囊抛光技术作为一种研制非球面的有效手段，采用“进动”抛光，不仅能高度适应工件曲率的变化，还可以通过调节气囊进动角、自转轴速度、内部压力等参数来控制抛光效果，同时满足高效抛光及精密抛光的要求。但是在研制非球面过程中依然存在边缘效应及镜面切带等问题，因此对其进行相应的参数优化和工艺设计有十分重要的意义。
 
气囊抛光方法加工非球面的关键技术包括：后置处理算法研究、非球面检验技术、材料去除特性研究、抛光工艺设计及参数优化等。在后置处理算法研究方面，从新型气囊式抛光机床的结构和运动特点出发，通过空间坐标变换将二维 
G代码转化为四维NC程序，并在此基础上设计了基于MATLAB的图形用户界面，从而实现对气囊抛光轨迹的高精度控制。在非球面检验技术方面，为提高气囊抛光的抛光精度，本课题预先研究了抛光面形检验中畸变的产生机理，提出了基于同心环带法确定畸变中心位置并利用光线追迹建立被检镜到干涉图的映射关系的畸变校正方法，非球面镜校正实例表明该方法能基本满足气囊抛光的加工精度并正确指导加工。在材料去除特性研究方面，借助三坐标测量仪及干涉仪等仪器重点研究了进动角、自转轴速度、驻留时间对平面材料去除率的影响规律，并对影响去除率的工艺参数进行规律总结，作为加工策略制定的参考依据。在工艺设计及参数优化研究方面，首先明确了非球面加工的工艺路线，其次讨论了气囊抛光非球面时常见的边缘效应、镜面切带问题及常用的抛光路径，根据新型气囊式抛光机床的实际情况制定了相应的抛光策略，并运用于抛物面镜的指导加工。 

本文的研究从新型气囊式抛光机床的运动结构及实际抛光特点出发，为气囊研制非球面过程中的非球面检验、工艺设计及参数优化提供了有价值的参考依据，为进一步提高研制非球面的加工效率、表面质量及面形精度奠定了研究基础。