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蓝宝石材料因其优异的光学、力学性能和良好的化学稳定性,成为高速飞行器窗口元件的重要材料之一。国际上蓝宝石材料的加工工艺一直处于保密阶段,国内方面对平面与球面的光学应用的蓝宝石材料的抛光方法和工艺进行过一些研究,其工艺和方法主要是去除蓝宝石工件表面的磨削损伤层的同时提高表面粗糙度。但对于蓝宝石材料的高陡度保形光学元件而言,磨削加工内表面时,由于磨削杆件较长且材料的高硬度导致工具的振动,从而在工件表面留下原抛光方法和工艺所无法有效去除的较深的磨削振纹;因为需要抛光去除较多的材料来去除振纹,所以需要控制抛光加工过程中的材料去除分布从而保证工件的面型精度,即实现确定性抛光。为了能够得到满足光学应用的蓝宝石材料的高陡度保形光学元件,研究能够有效去除磨削产生的振纹的抛光方法和工艺以及确定性去除将是十分有意义的。本课题为最终实现对蓝宝石材料的高陡度保形光学元件的确定性抛光加工并得到较高的表面质量,即较低的Ra和Rz值,进行抛光方法和抛光工艺研究,论文主要包括以下内容:对回转对称曲面的确定性抛光加工的算法原理进行了研究,研究了算法的建立过程并通过实验验证了算法原理和根据算法原理所建立的去除速率矩阵的准确性,研究了针对算法对应的病态线性方程组的有效的求解方法。利用优化设计后的轮带抛光装置在蓝宝石平片上进行了工艺实验研究,选用两种不同抛光带将初始表面质量为Sa 325nm,Sz 7.683μm,直径φ26mm的光学级蓝宝石平片抛光加工达到表面质量分别为Sa 29nm,Sz 0.771μm和Sa 37nm,Sz 1.276μm的较好结果,验证了轮带抛光方法及设计的抛光装置的有效性;利用电镀金刚石带进行了去除函数建模;对原有抛光装置进行了改进优化。为保证定量去除,研究了轮带抛光的对刀方法并定量分析了其产生的误差,研究了抛光过程中存在的各种误差对定量均匀去除的影响规律,在理论和实验上实现了在已知误差但不消除误差情况下的定量均匀去除。