基于雙磨頭的磁流變拋光機(jī)床與工藝研究

黃 文，張?jiān)骑w，鄭永成，羅 清，侯 晶，袁志剛

（1.中國(guó)工程物理研究院 機(jī)械制造工藝研究所，四川 綿陽621900；2.成都精密光學(xué)工程研究中心，四川 成都610041）

引言

磁流變拋光是近十多年才發(fā)展起來的一種高確定性柔性拋光技術(shù)，它主要利用磁流變拋光液的可控流變特性進(jìn)行加工，即通過控制外加磁場(chǎng)的強(qiáng)度和分布來控制磨頭的柔度和形狀，通過控制磨頭的加工軌跡和駐留時(shí)間來實(shí)現(xiàn)定量加工［1－2］。與傳統(tǒng)數(shù)控拋光技術(shù)相比，磁流變拋光具有極高加工精度、極高收斂效率與極低表面缺陷等顯著工藝特點(diǎn)，能夠高效、低成本地解決平面及非球面的超精密加工難題，被譽(yù)為是光學(xué)制造界的革命性技術(shù)［3－7］。

國(guó)家若干重大型光學(xué)工程急需大量的大口徑平面、非球面或連續(xù)位相板等光學(xué)元件［8］。目前，采用單磨頭磁流變拋光技術(shù)，很難滿足大口徑平面及非球面不同加工階段（去亞表面缺陷、修全頻段誤差）以及不同誤差結(jié)構(gòu)（低頻、中頻及高頻）的加工需求，而大口徑連續(xù)位相板復(fù)雜的“大振幅、小周期”波面結(jié)構(gòu)對(duì)單磨頭拋光技術(shù)提出了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。大磨頭拋光斑尺度較大，比較適合大口徑元件的超精加工、大周期波面結(jié)構(gòu)的精確控制、中低頻誤差的定量修正以及材料的高效去除。小磨頭的拋光斑尺度較小，在小口徑元件的超精加工、小周期波面結(jié)構(gòu)的精確控制、中高頻誤差的定量修正以及材料的微量去除等方面更具優(yōu)勢(shì)。通過組合大、小磨頭的差異化工藝能力，可為平面、非球面，特別是位相板的超精、高效加工提供一種更優(yōu)工藝方法，能更好地實(shí)現(xiàn)精度與效率的優(yōu)化匹配［9－10］。……