基于磁流变抛光的中频误差控制工艺算法与策略

作     者：贾阳 

作者单位：中国工程物理研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：吉方

授予年度：2016年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0803[工学-光学工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：磁流变抛光 中频误差 抛光斑 驻留时间 抛光轨迹 

摘      要：磁流变抛光技术被誉为是光学制造界的革命性技术,能快速实现超高精度面形(数十纳米以下)、超光滑表面质量(1纳米以下)且近无亚表面缺陷,可使光学企业的制造水平与生产效率有突破性的提升。但是磁流变抛光在快速去除光学表面低频误差同时,还会引入较多的中高频误差。其中的中频误差也是一个严重影响光学元件光学性能的因素,必须进行有效控制。国外对磁流变抛光中频误差工艺的研究已经比较成熟,但加工工艺作为技术秘密并未公开,国内在中频误差控制工艺上还存在若干问题,论文通过理论分析、仿真与工艺实验结合,对以下几个部分进行了研究：(1)中频误差评价方法研究。通过调研了国内外常见的光学元件面形误差评价方法,对功率谱密度分析法进行了深入的探讨,为之后的工艺优化过程中光学元件的中频误差分析提供理论基础及理论指导。(2)光学元件的中频误差算法与软件开发。从软件工程角度,设计了面形分析软件的总体架构,完成各模块算法设计与功能开发,为后续的面形分析进行辅助。(3)探索了去除函数形态对加工面形的影响规律。通过仿真,研究了去除函数表面形态对加工面形的影响规律,并初步获得去除函数的选取规律。(4)驻留时间算法进行了优化。提出了通过滤波算法使驻留时间矩阵沿抛光轮进给方向更加平滑,即相邻两点的速度更加接近,从而降低这种速度的波动性对中频误差造成的影响。(5)抛光轨迹进行了优化。首先研究了常规轨迹和伪随机轨迹的优缺点,并在光栅线轨迹的基础上,提出了基于聚类离散思想的自适光栅线轨迹,不仅去除了常规光栅线轨迹的特征误差问题,而且实现了中频误差的高效收敛。本文通过对磁流变抛光过程中中频误差控制技术中若干关键问题的细致研究,确定了一条能够有效控制中频误差的工艺路线,期望能实现全口径抛光的中频误差控制。