大口径非球面铝反射镜三轴联动加工技术研究

摘要

为解决单点金刚石车削技术(single-point diamond turning,SPDT)应用于大口径大弦高非球面铝反射镜加工中遇到的车床导轨行程、工作台回转容积受限和加工质量较低的问题,针对Φ682 mm口径、弦高220 mm的凹非球面铝反射镜加工,首先,提出基于SPDT的三轴联动加工方法,在两轴加工基础上加入旋转B轴进行协同加工,使得导轨行程和工作台回转容积能够满足加工需求.然后,设计专用笼状夹具,并通过有限元法研究支撑杆数量、杆径、上下连接板厚度参数对夹具-工件形变特征的影响,通过极差和方差分析研究不同因素对夹具-工件最大变形量影响的显著性,得到一组最佳夹具设计参数组合,即夹具支撑杆数量为24,杆径为22 mm,上下连接板厚度为25 mm.最后,将铝反射镜固定在优化后的笼状夹具上,通过三轴联动加工实现了对Φ682 mm口径非球面铝反射镜的加工.对调刀件的检测结果表明:调刀件面形精度Pv值为0.6μm,表面粗糙度Ra约为10.1 nm,可认为Φ682 mm口径非球面铝反射镜的面形精度和表面粗糙度均达到使用要求.本研究能够为同类大口径大弦高非球面反射镜的加工提供一定的理论基础和加工工艺技术参考.