非球面复合加工机床结构设计与分析

随着空间科学技术的发展，近年来对空间光学系统中非球面元件的口径要求越来越大，精度要求也越来越高，同时对光学零件的轻量化也提出了严格要求。传统的光学材料和加工设备已经不能满足非球面零件的加工需求。SiC非球面反射镜因其轻量化程度高，具有很高的光学性能，成为空间反射镜的首选材料。本文针对SiC非球面反射镜的加工特点，介绍了一种集铣磨成型、研磨抛光于一体的非球面复合加工机床的设计过程。其主要内容有： 1．根据非球面零件加工工艺的要求，提出了非球而复合加工机床的总体方案；对机床关键零部件进行了合理的精度分配，并按精度进行设计；针对计算机控制光学表面成形(CCOS)加工方式的特点，研制了去除函数呈高斯分布的双转子研抛工具。 2．利用有限元分析的思想对机床横梁进行了结构静力分析，求出了横梁的最大变形量，得出了其对加工精度影响不大的结论；对机床床身进行了模态分析，得出了机床床身的前八阶固有频率和模态振型，找出了适合加工的主轴转速范围，提出了改善机床模态的方法。 3．对非球面复合加工机床的伺服进给机构的运动直线度和垂直度进行了检验，并对影响机床精度主要是铣磨加工精度的因素进行了分析，提出了零部件设计和机床加工时提高机床精度的措施。