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第1章 绪论 1

1.1 先进光学元件的应用及制造技术要求 1

1.1.1 先进光学元件的特点 1

1.1.2 先进光学元件的应用 2

1.1.3 先进光学元件的制造技术要求 6

1.1.4 先进光学元件的制造技术范畴 10

1.2 先进光学元件的制造技术 14

1.2.1 光学元件的模压成形技术 15

1.2.2 光学元件的精密切削技术 16

1.2.3 光学元件的精密磨削加工技术 19

1.2.4 光学元件精密研抛技术 21

1.2.5 精密光学加工环境控制技术 24

1.3 先进光学元件的检测与评价技术 25

1.3.1 先进光学元件的检测要求及难点 25

1.3.2 光学元件的检测技术 27

1.3.3 光学误差的评价方法 29

参考文献 31

第2章 先进光学元件加工装备技术 33

2.1 机床设计理论 33

2.1.1 机床设计要求 33

2.1.2 机床设计方法 35

2.2 超精密机床关键部件及技术 44

2.2.1 主轴部件 46

2.2.2 直线导轨部件 50

2.2.3 微位移进给部件 52

2.3 超精密机床数控技术 55

2.3.1 数控技术 55

2.3.2 超精密加工数控系统 60

2.3.3 开放式数控系统 66

2.3.4 超精密磨床数控电气设计实例 69

2.4 超精密磨削加工装备 70

2.4.1 超精密加工装备技术综述 70

2.4.2 超精密磨削成形机床 74

2.5 超精密加工工具技术 78

2.5.1 超精密切削加工刀具技术 78

2.5.2 超精密磨削砂轮技术 81

参考文献 83

第3章 先进光学元件磨削技术 84

3.1 超精密磨削加工发展 84

3.1.1 先进光学元件磨削技术概述 84

3.1.2 延性磨削和镜面磨削 85

3.2 超精密磨削过程分析 88

3.2.1 超精密磨削机理 88

3.2.2 磨削过程基本参数 89

3.3 超精密磨削加工关键技术 94

3.4 砂轮修整 96

3.4.1 杯形砂轮修整 97

3.4.2 ELID在线电解修整 101

3.4.3 放电修整 103

3.4.4 激光修整 105

3.4.5 微小型磨削砂轮修整技术 107

3.5 非球面磨削加工技术 108

3.5.1 微小非球面加工技术 108

3.5.2 大口径非球面磨削加工技术 112

3.5.3 自由曲面磨削加工技术 118

3.6 工艺软件设计开发 123

3.6.1 数控编程格式 124

3.6.2 微小型非球面工艺软件开发实例 126

3.6.3 大口径非球面工艺软件开发实例 128

3.7 超声振动复合磨削加工技术 133

3.8 加工实例 135

参考文献 139

第4章 先进光学元件抛光技术 140

4.1 超精密抛光加工发展 140

4.2 平面光学元件抛光技术 143

4.2.1 平面抛光原理 143

4.2.2 平面抛光轨迹控制 143

4.2.3 平面抛光材料去除模型 148

4.3 非球面光学元件抛光技术 162

4.3.1 非球面气囊抛光原理 162

4.3.2 轴对称非球面气囊抛光进动运动控制 164

4.3.3 自由曲面气囊抛光进动运动控制 174

4.3.4 气囊抛光材料去除模型 183

参考文献 187

第5章 先进光学元件精密检测技术 191

5.1 基于坐标测量的非球面元件检测技术 191

5.1.1 摆臂式轮廓检测法 192

5.1.2 长行程轮廓检测法 201

5.1.3 五棱镜轮廓检测法 202

5.2 基于波面干涉测量的非球面检测技术 205

5.2.1 零位干涉检测技术 206

5.2.2 非零位干涉检测技术 211

5.3 光学非球面精密检测平台 216

5.3.1 小型光学非球面精密检测平台 216

5.3.2 大型光学非球面精密检测平台 220

参考文献 224

第6章 先进光学元件精密检测中的数据处理技术 229

6.1 先进光学元件检测轨迹规划 229

6.1.1 基于坐标测量的轨迹规划 229

6.1.2 基于子孔径干涉测量的轨迹规划 237

6.2 大口径光学元件检测中的数据处理技术 238

6.2.1 分段轮廓测量的数据处理技术 238

6.2.2 子孔径拼接的数据处理技术 243

6.3 光学元件在线检测系统数据处理技术研究 249

6.3.1 数据处理系统总体设计 249

6.3.2 数据预处理 249

6.3.3 误差补偿及结果 252

参考文献 257

第7章 先进光学元件制造加工环境监控技术 259

7.1 超精密加工环境监控技术概述 259

7.1.1 加工环境监控与诊断技术进展 260

7.1.2 嵌入式无线监控和诊断技术进展 261

7.2 超精密加工环境无线监控系统原理 262

7.2.1 加工环境无线监控系统构成 262

7.2.2 加工环境无线监控对象 263

7.2.3 加工环境无线监控系统网络 265

7.3 加工环境无线监控系统技术体系 266

7.3.1 系统硬件组成 266

7.3.2 系统软件组成 270

7.4 加工环境无线监控系统监控实例 273

参考文献 279

第8章 光学元件制造的亚表面损伤检测与控制 282

8.1 亚表面损伤概述 282

8.1.1 表面质量与完整性的研究内容 282

8.1.2 亚表面损伤的表现形式 284

8.1.3 亚表面损伤对元件光学性能的影响 291

8.2 亚表面损伤的形成机理 292

8.2.1 亚表面裂纹的形成机理 293

8.2.2 亚表面层残余应力的形成机理 296

8.2.3 亚表面层材料组织变化机理 298

8.3 亚表面损伤的检测与评价 300

8.3.1 损伤性检测技术 300

8.3.2 无损检测技术 304

8.3.3 亚表面损伤的评价 306

8.3.4 亚表面损伤的预测 308

8.4 光学元件制造的亚表面损伤控制 311

8.4.1 脆性材料的延展性去除加工技术 311

8.4.2 脆性材料的半延展性去除加工技术 313

参考文献 314