非球面光学曲面超精密磨削加工技术的应用研究

摘要

非球面是指除球面和平面以外的所有光学表面.在光学系统中应用非球面元件可以使复杂的结构变得简单,它们可以有效地消除像差,提高系统的成像质量.由于系统结构简化,重量减少,稳定性提高,成本降低,光学设计人员越来越多的在光学系统中采用非球面元件来取代球面元件.虽然非球面具有如此多的优点,但非球面自身的几何特点决定了其加工与检测难度要大大高于球面.本文主要阐述了采用ELID技术——在线电解修整金属粘结剂砂轮,实现对光学玻璃等脆硬材料非球面的镜面磨削技术;介绍了不同外形磨轮、不同粘结剂磨轮、不同粒度磨轮、不同电解电压电流以及不同浓度的电解磨削液对玻璃面形质量的影响规律;并简要介绍了检测方法及目前此技术还存在的一些问题.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究概况

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究概况

1.3非球面超精密加工方法简介

1.4研究内容

2非球面概述

2.1非球面的基本概念

2.2光学非球面的一般数学公式

2.3非球面度

2.4非球面的应用

3 ELID磨削技术

3.1 ELID磨削原理

3.2原理性工艺实验

3.2.1实验准备

3.2.2工艺实验

4加工装置

4.1加工装置设计

4.1.1方案设计

4.1.2参数设计

4.2研制概述

4.3功能与主要技术参数

4.3.1加工装置的组成

4.3.2设备部件精度

4.3.3设备加工范围

4.3.4设备加工精度

5非球面的检测

5.1非球面的检验要求

5.2非球面检验的非干涉方法

5.2.1用自准直望远镜法测量

5.2.2摆臂轮廓仪扫描法

5.2.3刀口阴影法

5.2.4夏克-哈特曼方法

5.3非球面检验的干涉方法

5.3.1零位测试

5.3.2计算全息法

5.3.3非零位测试

5.4非球面检验方法概括

6非球面面形检测装置

6.1总体方案设计

6.1.1系统构成

6.1.2光学系统

6.1.3结构设计

6.2主要技术指标及其组成

7工艺研究试验

7.1工艺研究内容及要求

7.1.1主要研究内容

7.1.2工艺要求

7.2创新与关键技术

7.2.1磨削机理及磨削工艺的研究

7.2.2砂轮参数的确定

7.2.3砂轮在线修整技术

7.2.4电解磨削液的配置

7.3工艺实验

7.3.1实验机理研究

7.3.2主要影响因素

7.3.3ELID磨削实验及影响磨削质量的因素分析

7.3.4在超精密数控非球面加工装置上进行实验

8全文总结

8.1本文主要工作

8.2主要创新点

8.3展望

致谢

参考文献

附录A

附录B

附录C

附录D