王 涛 陈耀龙 雷天才 孟玉堂 朱元庆 杨林林

(①中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川 绵阳 621900；②西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710049)

近年来对于自由曲面元件的应用越来越广泛，在现代光学系统中的应用尤为突出。常见的应用场合有激光惯性约束聚变(ICF)和大气传输，地基空间目标识别与探测，空间遥感器等。随着上述领域技术的不断发展进步，高像质、高分辨率是人们共同追求的目标，对应用于上述领域中的非球面元件精度要求越来越高。由于自由曲面光学元件的面形复杂，通常情况下壁厚较薄，常规的金属夹具装夹方法已不能满足其高精度的面形要求[1-4]。

针对自由曲面元件的加工，美国、德国、新加坡等国家都已有了成熟的加工方法、加工工艺及加工设备[5-8]。例如，早在1984年，美国LLNL实验室就研制出了LODTM金刚石车床，这台机床代表了当时精密机床的国际最高水平，可实现曲面元件的精密加工[9]。英国对超精密加工机床进行了研究，比较有代表性OAGM-2500大型超精密机床，它是Cranfield大学的专家学者研制完成的，主要用于大型曲面反射镜的精密磨削加工[10]。国内也对自由曲面光学元件的加工进行了研究，并研制了相关的精密加工设备，取得了一定的进步，如北京机床研究所研制的SPHERE-200超精密球面加工机床、NAM—800超精密车床、SQUARE-300超精密铣床和JCS—027超精密车床等，哈尔滨工业大学研制的HCM超精密机床。但是，加工精度与国外相比仍然有较大差距，其中一个重要的原因就是由装夹引起的误差太大，其他诸如真空吸附夹具、柔性夹具等，虽然装夹变形较小，但成本较高[11-14]。……