超精密单点金刚石车削反射镜光学性能评价研究

摘要

超精密单点金刚石车削加工光学反射镜由于加工效率高,加工表面质量高,成为当今光学反射镜的最主要的加工方式,尤其是批量加工光学反射镜。但是这种加工方式也存在一系列问题,导致加工出的光学反射镜存在一定的缺陷,限制了其更广泛的应用。
　　为了使超精密车削技术在光学反射镜加工中得到更广泛的应用,本文选择锥面镜作为光学反射镜中的一个特例,分析了加工中经常出现的锥面镜光学缺陷。
　　对于理想超精车表面的散射特性,首先对该表面进行阈值分析,给出一个在近似条件下,不出现一极大的阈值加工进给率的计算公式;进而,根据电磁场基本定理,在基尔霍夫近似条件下,推导出用于计算光散射分布函数的电场积分公式,利用该公式,使用C++语言进行程序开发计算了理想车削表面的散射光强分布函数,以确定更精确的阈值加工进给率。该理论计算分析适合于解释类似于锥面镜的多线现象、平面镜的重影现象等相似的现象。
　　对于非理想超精车表面散射特性,通过蒙特卡洛建模方法建立刀具轮廓,随机表面模型由该刀具轮廓模拟切削得出,并对该表面模型进行散射分析,利用电场积分公式使用C++语言编程计算散射光强的分布,以寻求表面形貌和光学散射特性的关系。该理论分析适合于解释类似于锥面镜的线朦和杂光现象、平面镜的出彩现象等相似的现象。
　　最后,为了验证理论上的分析和计算,以及寻求更贴合实际的切削参数和加工条件,进行锥面镜切削和检测实验分析。首先,进行变进给率的锥面镜切削实验,并找出实际加工最合适的进给率参数。其次,通过寻求更加合适的加工条件,以寻求得到更高表面质量和光学性能的表面的加工条件。
　　本文通过深入分析切削光学反射镜的光学性能,为实际超精密车削加工制造得到的光学反射镜的光学特性评价提供有用的参考,并指导加工过程的优化。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2研究现状

1.3本文主要研究内容

第二章 微粗糙表面散射理论

2.1引言

2.2不同粗糙程度的随机粗糙表面的散射特性

2.3用电磁场理论推导散射特性计算的电场积分公式

2.4本章小结

第三章 超精密车削加工锥面镜表面光学缺陷描述

3.1引言

3.2锥面镜光学性能的检测设备

3.3锥面镜加工中出现的缺陷描述

3.4本章小结

第四章 二维超精密车削加工的表面散射特性计算分析

4.1引言

4.2表面粗糙度评定方法

4.3理想的超精密车削锥面镜表面形貌

4.4不同加工参数下的加工表面其散射特性定量分析

4.5随机粗糙表面的散射特性计算分析

4.6本章小结

第五章 锥面镜切削实验及其缺陷分析

5.1引言

5.2锥面镜加工所用加工设备介绍

5.3进给率变化对锥面镜表面形貌和散射特性的影响

5.4寻求更优的切削条件以获得具有更好的光学特性的表面

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢