能动磨盘加工大口径离轴非球面反射镜的关键技术

运用理论分析、仿真和加工实验等方法研究基于能动磨盘的大口径离轴非球面反射镜的加工理论和工艺可行性，以实现对离轴非球面镜的旋转对称加工。当今大型望远镜主镜的发展趋势是采用大口径离轴子镜进行拼接，而目前离轴子镜的加工十分困难。能动磨盘能实时产生同镜面相吻合的面形，实现离轴子镜的旋转对称加工，最大程度地消除中高频残差并极大地提高加工效率。本项目主要研究不同离轴非球面在旋转对称加工过程中的数学描述，磨盘能达到的离轴非球面变形极限精度、磨盘磨削规律、边缘加工特性以及对光学材料表面的破坏特性等。采用接触式和干涉测量来检测研磨和抛光阶段的主镜面形。针对1.8米/f1.5抛物面主镜开展闭环控制加工若干问题研究：磨盘与工件接触面压强分布特性、解决能动磨盘边缘加工效应的方法、对镜面不同频率误差的收敛效率和对中高频误差的消除能力。为今后开展大口径离轴非球面镜的加工提供技术保障。

大口径离轴非球面反射镜在空间光学和天文光学领域的应用越来越广泛。采用离轴非球面反射镜拼接而成的主镜是实现光学系统主镜超大化发展的一条有效途径。因此大口径离轴非球面反射镜的制造技术对未来光学系统的发展而言至关重要。本课题主要运用理论分析、仿真和加工实验等方法研究了基于能动磨盘的大口径离轴非球面反射镜的加工理论和工艺可行性，以实现对离轴非球面镜的旋转对称加工。本课题主要研究了任意二次离轴非球面在旋转对称加工过程中的数学描述、能动磨盘在离轴非球面加工中所需的实时变形量、磨盘变形测量系统的精度提升、能动磨盘与工件接触面上的压强分布情况、能动磨盘的材料磨削规律及环带去除函数以及磨盘在工件边缘处的加工特性等。这些研究成果最终用于1.8m/f1.5轻质主镜的加工中，并获得了较高的加工效率和质量，镜面面形质量达到pv 311nm，rms 18.5nm。本项目所计划的主要研究内容均已圆满完成，并取得了可观的研究成果。这些成果为今后开展大口径离轴二次非球面反射镜的加工提供了技术保障。