为得到空间光学元件超光滑表面,对超精密气囊抛光方法的去除特性进行了理论和实验研究。以Preston方程为基础,应用运动学原理建立了气囊抛光“进动”运动的材料去除模型,针对抛光气囊工具的物理特性,按照Hertz接触理论对去除模型进行了修正; 利用计算机仿真的方法,分析了几个主要工艺参数对“进动”抛光运动去除特性的影响规律,并在超精密光学数控抛光机上进行了正交实验; 仿真和实验结果吻合较好,总结得到4点气囊抛光方法中重要的结论,给出了“进动”角与压缩量的取值范围,以此得到了面型精度RMS值为0.024 λ(λ＝0.6328 μm)的超光滑表面,为开展光学元件气囊抛光工艺研究提供依据。

空间光学元件对面形精度和表面质量有着极高的要求, 气囊抛光采用了新型的抛光工具和特殊的运动形式, 是一种高精度、高效率的光学元件加工方法, 尤其适用于非球面的加工, 具有广阔的应用前景。分析了气囊抛光技术的基本原理及该技术的发展过程, 介绍了气囊抛光相关技术的研究情况和实验结果, 对几项关键技术的研究现状进行综述, 重点介绍材料去除特性、驻留时间控制算法、边缘精度控制以及最新开发的喷液抛光技术的研究情况。