大口径非球面元件可控气囊抛光系统_潘日

　第２４卷第６期 强 激 光 与 粒 子 束 Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．６　 　２０１２年６月 ＨＩＧＨ　ＰＯＷＥＲ　ＬＡＳＥＲ　ＡＮＤ　ＰＡＲＴＩＣＬＥ　ＢＥＡＭＳ　 Ｊｕｎ．，２０１２　 文章编号：　１００１－４３２２（２０１２）０６－１３４４－０５ 大口径非球面元件可控气囊抛光系统 ＊ 潘　日１，　杨　炜１，　王振忠１，　郭隐彪１，　王　健２，　钟　波２ （１．厦门大学 物理与机电学院，福建 厦门３６１００５；　２．中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳６２１９００） 　　摘　要：　根据大口径非球面光学元件的实际加工需要，设计并制造可控气囊抛光系统，并对机构进行运 动学仿真，仿真结果明，气囊自转轴的运动空间可以满足大口径非球面光学元件的连续进动加工要求。为了 证明所设计系统的可加工性，以直径３２０ｍｍ的圆形平面光学元件进行加工实验。经过该气囊抛光工具２４ｈ 的抛光后，工件达到较好的面型精度，光学元件的表面粗糙度由０．２７２λ减小到０．０６８λ（λ＝６３２．８ｎｍ），ＰＶ值 从１．６７１λ降低到０．９０５λ。对光学元件的实际加工实验结果表明：可控气囊抛光系统在加工过程中结构稳定性 好，符合设计要求，可有效提高加工工件面型精度。 　　关键词：　大口径非球面光学元件；　进动抛光；　可控气囊抛光系统；　设计及研制 　　中图分类号：　ＴＧ７０１　　　　文献标志码：　Ａ　　ｄｏｉ：１０．３７８８／ＨＰＬＰＢ２０１２２４０６．１３４４ 　　非球面光学元件具有矫正像差、简化系统、提高光学系统精度的优点。激光聚变装置、高能激光、红外热成 像、卫星用光学系统等对高精度大口径非球面元件都有极大的需求。然而由于大口径非球面光学元件成型需 要经历磨削、研磨和抛光等几道冷加工工序，每道工序对光学元件表面质量都会产生不同的影响。因此，获得 高精密非球面光学元件成为国内外学者面临的难题。精密抛光作为光学元件冷加工的最后一道工序，近年来 得到了迅速发展，主要有小工具抛光、磁流变抛光、应力盘抛光、离子束抛光、计算机控制光学表面成型技 术等［１－５］。现有的主流抛光方法数控抛光方法在大口径非球面光学元件的抛光中存在显著缺点，即抛光头不能 很好地与工件表面吻合。 　　气囊式抛光作为近几年国内外新兴的抛光技术，采用具有一定充气压力的球形气囊作为抛光工具，不仅可 以保证抛光头与被抛光工件表面吻合性好，而且可以通过调节气囊内部充气压力控制抛光效率和被抛光工件 的表面质量，是一种具有发展潜力的大口径非球面抛光方法。国内外对气囊抛光工具做了大量的研究工 作［６－１０］，气囊抛光技术首先在２０００年由英国伦敦实验室和Ｚｅｅｋｏ公司的Ｄ．Ｄ．Ｗａｌｋｅｒ等人提出；随后，Ｚｅｅｋｏ 公司开发了应用气囊抛光工具的系列设备，Ｚｅｅｋｏ公司开发的气囊抛光系列机床虽然性能优异但是价格昂贵 而且技术严格保密；哈尔滨工业大学的高波等人在Ｄ．Ｄ．Ｗａｌｋｅｒ等人的研究基础上，对抛光气囊的结构进行改 进并成功试制了６轴气囊抛光试验机，并在加工实验中得到表面粗糙度为１．２４９ｎｍ的光滑表面，虽然试制的 实验样机精度可达到超精密加工的要求，但该试验机的结构只适用于中小口径光学元件的加工［７－８］；浙江工业 大学计时鸣等人针对模具自由曲面抛光技术，应用机器人控制气囊抛光工具实现模具自由曲面的抛光，抛光 后，模具表面粗糙度可达５ｎｍ的镜面级要求，但是其抛光系统在机械精度及刚度上较之采用机床为气囊载体 的抛光系统有差距，且其面向的是自由曲面模具的抛光，不适用于大口径非球面光学元件的超精密加工。 　　由于气囊抛光技术在抛光非球面光学元件上的优势，并且随着大口径非球面光学元件需求量的日益增长， 国内应用于大口径非球面光学元件超精密加工的气囊抛光机床的开发迫在眉睫。因此，根据大口径非球面光 学元件的实际加工需要及前人所做研究的基础上，本文进行了可控气囊抛光系统设计，对系统的进动机构进行 运动学仿真，研制出可控气囊抛光系统实验用机，并进行了抛光工艺实验。 １　结构设计及仿真分析 １．１　总体结构设计 　　可控气囊抛光系统主要面向大口径非球面光学元件的抛光，为使得工件装夹定位方便并保证其精度，系统 ＊ 收稿日期：２０１１－１１－２３；　　修订日期：２０１２－０１－１６ 基金项目：国家自然科学基金项目（５１０７５３４３）；福建省自然科学基金项目（２０１０Ｊ０５１２２） 作者简介：潘　日（１９８８—），男，博士研究生，主要从事超精密加工与检测研究；Ｒｙａｎ＿Ｐ２０１１＠１２６．ｃｏｍ。 通信作者：杨　炜（１９８１—），男，博士，助理教授，主要从事微纳加工与检测研究；ｏｎｃｅｆｌｙ＠１２６．ｃｏｍ。 整体采用立式龙门数控铣床为载体，如图１所示，气囊抛光工具固定悬挂于工作台上方，并可在机床带动下在 ＸＹＺ这３轴方向进行直线进给。Ｘ，Ｙ，Ｚ轴的行程为：－２５０～２５０ｍｍ，－２８０～２８０ｍｍ，－１００～１００ｍｍ。工 件装夹在工作台上，工作台可绕Ｚ１ 轴旋转。气囊抛光工具具有３个旋转轴，一个自旋转轴Ｚ２，两个虚拟旋转 轴Ｚ３ 和Ｚ４。２个虚拟轴的旋转范围都为－２π～２π，通过２个虚拟轴Ｚ３ 和Ｚ４ 的运动可以控制气囊自旋转轴 Ｚ２ 在空间的位置，保证气囊抛光工具在空间上以任何角度对工件进行加工。作为抛光工具的气囊，采用硅胶 注塑成型，为防止其在充气后严重变形，在注塑过程中加入纤维布加强层并与硅胶完全融合。根据加工工件需 要，设计半径Ｒ为２０ｍｍ及８０ｍｍ两种气囊头。Ｒ＝２０ｍｍ气囊为半球结构，Ｒ＝８０ｍｍ气囊为球冠结构。 如图２所示。可通过更换不同的轴端连轴头部件实现不同尺寸的气囊更换。抛光气囊内部气压控制采用气 泵、调压阀、定值器方式实现。抛光时，气囊外表面粘贴聚氨酯抛光垫。 Ｆｉｇ．１　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｏｎｎｅｔ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ 图１　可控气囊抛光系统设计模型 Ｆｉｇ．２　Ｂｏｎｎｅｔｓ　ｗｉｔｈ　ｒａｄｉｕｓ　Ｒ＝２０ｍｍ　ａｎｄ　Ｒ＝８０ｍｍ 图２　Ｒ２０和Ｒ８０气囊 １．２　进动抛光实现 Ｆｉｇ．３　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ 图３　进动加工方式原理 　　可控气囊抛光系统采用连续进动抛光方式，抛光时 气囊自转轴始终与工件局部法线成一固定角度（进动角） 进行抛光，气囊抛光进动加工原理如图３所示。该加工 方式具有两个优点：被加工区域的受到不同方向的 切削作用，使得表面更加均匀、光滑；去除函数近似于高 斯分布，且是对称的，能够解决高空间频率及中心去除零 点的问题。 　　连续进动抛光的主要特点在于抛光过程中，气囊自 转轴始终与工件局部法线成一固定角度，即气囊自转轴 跟随工件局部法线的变化而变化。气囊工具设计模型及 运动模型如图４，５所示。可控气囊抛光系统通过两个方 面实现进动抛光方式：第一，通过机床ＸＹＺ轴的进给带动气囊抛光头的球心运动来跟踪工件法线的变化，使 气囊球心与工件局部待抛光点的连线为该点的法线；第二，利用气囊工具２个虚拟轴Ｚ３ 和Ｚ４ 的旋转来控制气 囊自转轴Ｚ２ 在空间的位置变化，使得气囊自转轴在加工过程中与工件局部待抛光点法线之间的夹角（即进动 角）始终可控，２个虚拟轴的交点为气囊球心，由于两个虚拟旋转轴的转动范围都是－２π～２π，因此气囊自转轴 Ｆｉｇ．４　Ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｂｏｎｎｅｔ　ｔｏｏｌ 图４　气囊工具模型 Ｆｉｇ．５　Ｍｏｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｂｏｎｎｅｔ　ｔｏｏｌ 图５　气囊工具运动模型 ５４３１第６期 潘　日等：大口径非球面元件可控气囊抛光系统 的运动空间由图５中的虚拟机构角θ决定。 １．３　虚拟机构角设计 Ｆｉｇ．６　Ｍｏｔｉｏｎ　ｓｐａｃｅ　ｏｆ　ｂｏｎｎｅｔ　ｔｏｏｌ 图６　气囊运动空间 　　由于虚拟机构角即可控抛光系统中两个虚拟轴Ｚ４，Ｚ３ 及 虚拟轴Ｚ４ 和气囊自转轴Ｚ２ 的夹角，其大小直接决定气囊自转 轴的运动空间，因此，虚拟机构角是可控气囊抛光系统设计的一 个重要参数。对于虚拟机构角θ，以气囊球心Ｏ为原点建立笛 卡尔坐标系，ＸＹＺ轴方向如图６所示，虚拟轴Ｚ３ 与Ｚ轴重合， 以气囊自转轴延长线与气囊表面的交点Ｐ为研究对象，令逆时 针方向为正，假设气囊先绕虚拟轴Ｚ３ 旋转θＡ 角度，则虚拟轴 Ｚ４ 从初始位置旋转到Ｚ４′位置，易知ＯＰ 位置不变，而后气囊再 绕Ｚ４′轴旋转角度θＢ 之后，ＯＰ 运动到ＯＰ′，令气囊半径Ｒ＝１ ｍｍ，即｜ＯＰ｜＝１，则ＯＰ的单位位置矢量ｌＯＰ＝（０，０，－１）Ｔ；设 ｘ，ｙ，ｚ为Ｐ′点在笛卡尔坐标系里的坐标值，易知，ＯＰ′的单位位 置矢量ｌＯＰ′＝（ｘ，ｙ，ｚ）Ｔ，则根据空间的几何关系可知绕Ｚ３ 轴旋 转的变换矩阵ＥＺ３θＡ、绕Ｚ４′轴旋转的变换矩阵ＥＺ４′θＢ以及总变换矩阵Ｔ满足如下公式 Ｔ＝ＥＺ４′θＢ·ＥＺ３θＡ （１） ＥＺ３θＡ ＝ ｃｏｓθＡ －ｓｉｎθＡ ０ ｓｉｎθＡ ｃｏｓθＡ ０ 熿 燀 燄 燅０ ０ １ （２） ＥＺ４′θＢ ＝ ｃｏｓθＢ ＋ｋ２（１－ｃｏｓθＢ） ｋμ（１－ｃｏｓθＢ）－νｓｉｎθＢ νｋ（１－ｃｏｓθＢ）＋μｓｉｎθＢ ｋμ（１－ｃｏｓθＢ）＋νｓｉｎθＢ ｃｏｓθＢ ＋μ ２（１－ｃｏｓθＢ） μν（１－ｃｏｓθＢ）－ｋｓｉｎθＢ νｋ（１－ｃｏｓθＢ）－μｓｉｎθＢ μν（１－ｃｏｓθＢ）＋ｋｓｉｎθＢ ｃｏｓθＢ ＋ν ２（１－ｃｏｓθＢ 熿 燀 燄 燅） （３） 式中：κ，μ，ν为Ｚ４′轴的位置坐标。根据图６可得 ｋ＝ｓｉｎθｓｉｎθＡ，　　μ＝－ｓｉｎθｃｏｓθＡ，　　ν＝ｃｏｓθ （４） 而ＯＰ与ＯＰ′的关系满足 ｌＯＰ′ ＝Ｔ·ｌＯＰ （５） 　　结合式（１）～（５）可得ＯＰ′的位置单位矢量 熿 燀 燄 燅 ｘ ｙ ｚ ＝ －ｓｉｎθＡｓｉｎθｃｏｓθ（１－ｃｏｓθＢ）＋ｃｏｓθＡｓｉｎθＢｓｉｎθ ｃｏｓθＡｓｉｎθｃｏｓθ（１－ｃｏｓθＢ）＋ｓｉｎθＡｓｉｎθＢｓｉｎθ －ｃｏｓθＢ －ｃｏｓ２θ（１－ｃｏｓθＢ 熿 燀 燄 燅） （６） 　　在θＡ，θＢ 无约束，即取值范围都为－２π～２π时，虚拟机构角θ分别取３０°，４５°，６０°，根据式（６）的运动关系 进行运动仿真，得到气囊自转轴线的运动空间如图７所示。 Ｆｉｇ．７　Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｍｏｔｉｏｎ　ｓｐａｃｅ　ｏｆ　ｂｏｎｎｅｔ　ｔｏｏｌ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｇｌｅｓ 图７　机构角度取不同值时仿真的气囊自转轴线运动空间 　　由于进行模拟仿真时，令气囊半径Ｒ＝１ｍｍ，则由图７中各图的仿真运动空间高度可知：θ＝３０°时，气囊运 动空间的高度为０．５Ｒ；θ＝４５°时，气囊运动空间高度为Ｒ；而θ＝６０°时，气囊运动空间高度为１．５Ｒ。结合实际 ６４３１ 强 激 光 与 粒 子 束 第２４卷 Ｆｉｇ．８　Ｐｉｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｂｏｎｎｅｔ　ｔｏｏｌ　ａｎｄ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｏｆ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｇｌｅ 图８　试制的气囊抛光工具及虚拟机构角示意 加工过程对仿真结果进行分析，结合图１知，初 始状态下，气囊与工件垂直放置，只要气囊可以 达到与工件平行的状态，就可以满足大口径非 球面光学元件的连续进动抛光，则易知气囊自 转轴线的运动空间高度与气囊半径相等时为最 佳设计，因而，选择机构角为θ＝４５°。根据仿真 结果，实际制造中虚拟机构角即可控气囊抛光 系统中两个虚拟轴Ｚ４，Ｚ３ 及虚拟轴Ｚ４ 和气囊 自转轴Ｚ２ 的夹角θ为４５°，如图８所示。 ２　加工实验 　　实际加工中，针对不同的工件类型，可控气囊抛光系统采用不同的加工控制模型。对于大口径平面光学元 件，由于工件表面不存在法线方向的变化，只需调节好气囊倾角，气囊内部压力、气囊转速以及气囊压缩量后， 保持各参数不变以光栅扫描或者同心圆路径对工件进行抛光；对于大口径非球面元件，由于存在工件表面法线 的变化，加工过程中还需加入可控气囊抛光系统２个虚拟轴转角的控制，以保证整个表面加工过程中，气囊抛 光进动角一致。 Ｆｉｇ．９　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｂｏｎｎｅｔ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｅｎ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｌａｒｇｅ　ｆｌａｔ　ｌｅｎｓ 图９　大口径平面光学元件气囊抛光控制模型 　　图９为大口径平面光学元件气囊抛光控制 模型，为验证可控气囊抛光系统的稳定性及效 率，利用该气囊抛光工具悬挂于６轴立式龙门 数控铣床上，以图９中所示的控制模型对直径 ３２０ｍｍ的圆形平面光学元件进行加工实验， 实验的加工参数为：气囊半径Ｒ＝２０ｍｍ，气囊 转速ω１＝１　５００ｒ／ｍｉｎ，气囊进给速度ｖ＝２５ ｍｍ／ｍｉｎ，工件转速为ω２＝１００ｒ／ｍｉｎ，充气压 力为ｐ＝０．１ＭＰａ，气囊压缩量ｈ＝１ｍｍ，进动 角ρ＝２５°。工件的初始面形图和加工后面形如 图１０，１１所示。 　　结合图１０，１１可以看出，经过该气囊抛光工具２４ｈ的抛光后，达到较好的面型精度，光学元件的表面粗糙 度由０．２７２λ（λ＝６３２．８ｎｍ）变成０．０６８λ，ＰＶ值从１．６７１λ变成０．９０５λ。 Ｆｉｇ．１０　Ｉｎｉｔｉａｌ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｆｉｇｕｒｅ　ｏｆ　ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ 图１０　工件初始面形图 Ｆｉｇ．１１　Ｓｕｒｆａｃｅ　ｆｉｇｕｒｅ　ｏｆ　ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ　ａｆｔｅｒ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ 图１１　工件加工后面形图 ３　结　论 　　根据大口径非球面的实际加工需要，设计并制造了主要用于大口径非球面光学元件加工的、以立式龙门数 控铣床为载体的可控气囊抛光系统，对气囊进动机构的运动学仿真结果表明：可控气囊抛光制造中，两个虚拟 轴Ｚ４，Ｚ３ 及虚拟轴Ｚ４ 和气囊自转轴Ｚ２ 的夹角为４５°时最佳，并且，气囊自转轴的运动空间可以满足大口径非 ７４３１第６期 潘　日等：大口径非球面元件可控气囊抛光系统 球面的连续进动加工要求；对光学元件的实际加工实验结果表明，可控气囊抛光系统在加工过程中结构稳定性 好，符合设计要求。可有效提高加工工件面型精度。然而，可控气囊抛光系统仍存在抛光效率不高等问题，后 续的工作将针对可控气囊抛光系统的去除模型、路径等做进一步的研究，来提高可控气囊抛光系统的加工 效率及精度。 参考文献： ［１］　李铭，张彬，戴亚平，等．多层介质膜光谱调制反射镜的反应离子束刻蚀误差容限［Ｊ］．强激光与粒子束，２００９，２１（５）：７６１－７６６．（Ｌｉ　Ｍｉｎｇ， Ｚｈａｎｇ　Ｂｉｎ，Ｄａｉ　Ｙａｐｉｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　ｏｆ　ｉｏｎ　ｂｅａｍ　ｅｔｃｈｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ　ｆｏｒ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｒｅｓｈａｐｉｎｇ．Ｈｉｇｈ　Ｐｏｗ－ ｅｒ　Ｌａｓｅｒ　ａｎｄ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｂｅａｍｓ，２００９，２１（５）：７６１－７６６） ［２］　侯晶，许乔，雷向阳，等．基于 Ｍａｒａｎｇｏｎｉ界面效应的数控化学抛光去除函数的研究［Ｊ］．强激光与粒子束，２００５，１７（４）：５５５－５５８．（Ｈｏｕ　Ｊｉｎｇ， Ｘｕ　Ｑｉａｏ，Ｌｅｉ　Ｘｉａｎｇｙａｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｒｅｍｏｖａｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｍａｒａｎｇｏｎｉ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｅｆｆｅｃｔ．Ｈｉｇｈ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌａｓｅｒ　ａｎｄ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｂｅａｍｓ，２００５，１７（４）：５５５－５５８） ［３］　王健，鄢定尧，李洁，等．非球面聚焦透镜数控加工技术研究［Ｊ］．强激光与粒子束，２００３，１５（１０）：９５１－９５４．（Ｗａｎｇ　Ｊｉａｎ，Ｙａｎ　Ｄｉｎｇｙａｏ，Ｌｉ　Ｊｉｅ， ｅｔ　ａｌ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｕｒｆａｃｉｎｇ　ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ　ｌｅｎｓ．Ｈｉｇｈ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌａｓｅｒ　ａｎｄ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｂｅａｍｓ，２００３，１５（１０）：９５１－９５４） ［４］　杨炜，郭隐彪，许乔，等．超精抛光中边缘效应对材料去除量的影响［Ｊ］．强激光与粒子束，２００８，２０（１０）：１６５３－１６５７．（Ｙａｎｇ　Ｗｅｉ，Ｇｕｏ　Ｙｉｎ－ 　 　ｂｉａｏ，Ｘｕ　Ｑｉａｏ，ｅｔ　ａｌ．Ｅｄｇｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｒｅｍｏｖａｌ　ａｍｏｕｎｔ　ｉｎ　ｕｌｔｒａ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｈｉｇｈ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌａｓｅｒ　ａｎｄ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｂｅａｍｓ， ２００８，２０（１０）：１６５３－１６５７） ［５］　王健，郭隐彪，朱睿．光学非球面元件机器人柔性抛光技术［Ｊ］．厦门大学学报：自然科学版，２０１０，４９（５）：６３６－６３９．（Ｗａｎｇ　Ｊｉａｎ，Ｇｕｏ　Ｙｉｎｂｉ－ ａｏ，Ｚｈｕ　Ｒｕｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｒｏｂｏｔｉｃ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｏｆ　ｏｐｔｉｃ　ａｓｐｈｅｒｉｃ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｘｉａｍｅｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｎａｔｕｒｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ，２０１０，４９ （５）：６３６－６３９） ［６］　Ｗａｌｋｅｒ　Ｄ，Ｂｒｏｏｋｓ　Ｄ，Ｋｉｎｇ　Ａ，ｅｔ　ａｌ．Ｔｈｅ“ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎｓ”ｔｏｏｌｉｎｇ　ｆｏｒ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｆｉｇｕｒｉｎｇ　ｆｌａｔ，ｓｐｈｅｒｉｃａｌ　ａｎｄ　ａｓｐｈｅｒｉｃ　ｓｕｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．Ｏｐｔ　Ｅｘ－ ｐｒｅｓｓ，２００３，１８（１１）：９５８－９６４． ［７］　高波，姚英学，谢大纲，等．气囊抛光工具的研制及特性测试［Ｊ］．现代制造工程，２００４（１０）：５２－５５．（Ｇａｏ　Ｂｏ，Ｙａｏ　Ｙｉｎｇｘｕｅ，Ｘｉｅ　Ｄａｇａｎｇ，ｅｔ　ａｌ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｂｏｎｎｅｔ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｔｏｏｌ．Ｍｏｄｅｒｎ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４（１０）：５２－５５） ［８］　高波，谢大纲，姚英学，等．气囊式工具抛光新技术［Ｊ］．光学技术，２００４，３０（３）：３３３－３３６．（Ｇａｏ　Ｂｏ，Ｘｉｅ　Ｄａｇａｎｇ，Ｙａｏ　Ｙｉｎｇｘｕｅ，ｅｔ　ａｌ．Ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｂａｌｌｏｎｅｔ　ｔｏｏｌ　ｆｏｒ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ．Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，２００４，３０（３）：３３３－３３６） ［９］　计时鸣，金明生，张宪，等．应用于模具自由曲面的新型气囊抛光技术［Ｊ］．机械工程学报，２００７，４３（８）：２－６．（Ｊｉ　Ｓｈｉｍｉｎｇ，Ｊｉｎ　Ｍｉｎｇｓｈｅｎｇ， Ｚｈａｎｇ　Ｘｉａｎ，ｅｔ　ａｌ．Ｎｏｖｅｌ　ｇａｓｂａｇ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｆｒｅｅ－ｆｏｒｍ　ｍｅｌｄ．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｅｎｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，４３（８）：２－６） ［１０］　计时鸣，张利，金明生，等．气囊抛光技术及其研究现状［Ｊ］．机电工程，２０１０，２７（５）：１－１２．（Ｊｉ　Ｓｈｉｍｉｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｌｉ，Ｊｉｎ　Ｍｉｎｇｓｈｅｎｇ，ｅｔ　ａｌ． Ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　ｏｕｔｌｏｏｋ　ｏｆ　ｇａｓｂａｇ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，２７（５）：１－１２） Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｏｎｎｅｔ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｌａｒｇｅ　ａｓｐｈｅｒｉｃ　ｌｅｎｓｅｓ Ｐａｎ　Ｒｉ　１，　Ｙａｎｇ　Ｗｅｉ　１，　Ｗａｎｇ　Ｚｈｅｎｚｈｏｎｇ１，　Ｇｕｏ　Ｙｉｎｂｉａｏ１，　Ｗａｎｇ　Ｊｉａｎ２，　Ｚｈｏｎｇ　Ｂｏ２ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉａｍｅｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ３６１００５，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｌａｓｅｒ　Ｆｕｓｉｏｎ，ＣＡＥＰ，Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ９１９－９９０，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１９００，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｏｎｎｅｔ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｌａｒｇｅ　ａｓｐｈｅｒｉｃ　ｌｅｎ－ ｓｅｓ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ．Ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ，ｔｈｅ　ｗｏｒｋｓｐａｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｉｎ　ａｘｉｓ　ｏｆ　ｂｏｎｎｅｔ　ｔｏｏｌ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ　ａｓｐｈｅｒｉｃ　ｌｅｎｓｅｓ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ａ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｌａｒ ｆｌａｔ　ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ　ｗｉｔｈ　ａ　ｒａｄｉｕｓ　ｏｆ　３２０ｍｍ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ　ｉｓ　ｆｉｎｅ　ａｆｔｅｒ　２４－ｈｏｕｒ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ． Ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ　ｒｅｄｕｃｅｓ　ｆｒｏｍ　０．２７２λｔｏ　０．０６８λ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｅａｋ－ｔｏ－ｖａｌｌｅｙ　ｖａｌｕｅ　ｒｅｄｕｃｅｓ　ｆｒｏｍ　１．６７１λｔｏ　０．９０５λ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｏｎｎｅｔ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｆｅａｔｕｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｍｅｅｔｉｎｇ　ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． 　　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｌａｒｇｅ　ａｓｐｈｅｒｉｃ　ｌｅｎｓｅｓ；　ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ　ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ；　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｏｎｎｅｔ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ８４３１ 强 激 光 与 粒 子 束 第２４卷