王贵林，唐 力，黎寿山，叶 波

（1.湖南交通工程学院 高科技研究院，湖南 长沙 421001；2.中国航发南方工业有限公司，湖南 株洲 412002）

引言

共形结构的光学窗口或整流罩具有良好的气动外形，在高速飞行器中应用前景广阔。例如长径比为0.9～1.5，壁厚为2 mm～4 mm，回转椭球面的红外共形头罩空气动力学性能优异，并且视场大、像差小[1]，但超精密车削加工其表面时，为满足空间可达性要求需使用长刀杆。由于长刀杆为悬臂结构，侧向刚度比轴向刚度低，当刀具沿头罩内表面顶点向外缘移动时，侧向分力逐渐增大，共形薄壁头罩在加工过程中出现让刀、刀杆颤振现象，导致面形精度和表面质量变差，需要采取“精密车削→面形测量→超精密补偿车削→…”的迭代加工方式来逐步提高精度。

由于共形薄壁头罩内、外表面均属于高陡度面形，测量精度直接影响到加工精度；此外为了控制光学系统像差，还需确定内、外表面的同轴度。这些要求超出了常用高精度测量仪器的适用范围[2-4]，成为共形薄壁头罩制造的技术难题。

国外在高陡度薄壁光学零件的测量方面，美国OptiPro 公司开发了UltraSurf 系统[5]，选用5 轴联动的非接触三维扫描式光学测量仪，以精确测量200 mm 以下口径非球面和自由曲面；在此基础上对高陡度薄壁头罩进行补偿加工，将面形误差由峰谷比（peak-to-valley,PV）8.40 μm、均方根（root mean square,RMS）1.89 μm 提升到PV 4.15 μm、RMS 0.52 μm。

虽然UltraSurf 系统对测试面形的适用范围广，但由于采用离线测量方式，需要多次装夹。在高陡度薄壁光学零件加工过程中，在位测量比离线测量的效率高[6-7]，而且避免了多次装夹误差的影响，使测量从不合格产品过滤器转化为控制型面精度，防止废品产生，提高了加工自动化。……