1簡介
許多早期的FTS系統(tǒng)用于校正與機床有關的各種誤差,諸如主軸徑向跳動或者寄生振動。具有很高分辨率和穩(wěn)定性的快速進刀機構的新的改進已滿足這些需要,并向新的應用領域提出挑戰(zhàn)。能加工的各種超精表面現在可能包括*的、非旋轉對稱光學組件,諸如校正次反射鏡、合成光學件、軸上車削離軸二次截面和廣義曲面等.
本文描述一種裝置用于擴展現有機床加工遠離軸二次截面的能力。為了在旋轉軸上加工離軸光學件,FTS大致按一正弦方式移動切削刀具,每轉移進/出被加工光學平面兩次.當光學件足夠小適合于在機床上加工時,這種方法極大地減低了所要求的機床尺寸,但要求有一個大的擺動能力以加工它的母曲面。一個快速進刀伺服系統(tǒng)允許機床加工到接近于所能加工工件的中心,因此提高加工表面的精度、重復性和光潔度。此外,這種加工機制避免了平衡固定的困難,當循環(huán)加工操作移動行程靠近兩端時,能降低對循環(huán)穩(wěn)定性的要求。
在*的光學系統(tǒng)中,為了提高系統(tǒng)性能并避免在反射式同心系統(tǒng)中由遮蔽造成的衍射效應,正在大量增加傾斜和偏心光瞳在光學系統(tǒng)中的使用。結合自校正設計的這種系統(tǒng),是很適合于用超精金剛石車床加工的。這種系統(tǒng)被廣泛地用于工業(yè)、科研和軍事系統(tǒng)中,包括攔截類光學系統(tǒng)、科學儀器、空載光學平臺、分析儀器。 [1] 
2致動器描述
FTS系統(tǒng)致動器是美國北卡來羅納州立大學精密工程中心設計的,它是利用早期一具有很小行程的致動器改進而成的,是由欽錯酸鉛鹽材料制作的增強型壓電轉換器（PZT）堆構成的。其結構設計的顯著特征是:使用一個高分辨率/寬帶寬的閉合回路電容反饋探測器、一個用于延伸行程長度的PZT堆和一個用于消除遲滯產生的熱的主動冷卻系統(tǒng)。撓性板使徑向有較高的強度,同時允許有軸向移動以滿足系統(tǒng)的要求。把一個帶有較短刀柄適配器的尖形金剛石刀固定在刀柄夾上,用于加工各種表面。 [1]
3評價
MAC-100FTS系統(tǒng)的動態(tài)評估顯示,它比早先裝置的加工范圍和精度有顯著提高,證實該系統(tǒng)能用現有金剛石車床加工遠離軸反射鏡,對MAC-100的優(yōu)化著重在以下兩個獨立方面:改進控制器增益和加補償模塊,去減少控制器的非線性。兩者均顯著地提高系統(tǒng)性能。
改進控制器增益能使在8kHz采樣速率運轉條件下而形誤差減少51%。增加補償器能使全部行程范圍內面形誤差減少43%和使70um行程范圍內的面形誤差減少80%。然而,控制器會導致“較光滑”的誤差,而補償器會導致突變性的誤差,這在光學應用中是不允許的。
控制器參數研究表明:降低主軸轉速能改善反射鏡的P-V面形誤差,這是因為它給控制器增加了時間,用于校正反饋傳感器探測出來的擾動和誤差。即使在很低的主軸速度情況下仍然會出現面形誤差,其值為主軸速度1000rpm切削時誤差的60%。然而,減低主軸速度在生產環(huán)境下可能是不希望的。
金剛石車削非球面反射鏡的面形誤差好于1umP-V。加上非線性補償和其它控制系統(tǒng)的幫助,而形精度能被進一步提高。這樣質量的反射鏡能直接用于紅外光學系統(tǒng),采用少量事后拋光加工可以提高表面光潔度,這種質量的反射鏡對可見光波長的許多應用將是很合適的。
參考資料
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