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随着现代先进光学技术的发展,光学元件的需求量日益递增,各种超精密光学元件被广泛应用于不同种类的光电系统中,同时对相关光学元件的加工面形精度、口径范围、面型复杂程度也提出了更高的要求。目前的光学研抛加工技术如计算机控制光学表面成型技术、应力盘抛光技术、气囊抛光技术、磁流变抛光技术、离子束抛光技术等已成为现代先进光学研制技术中主流的光学加工方法,而这些研抛技术在加工效率、加工成本、以及抛光头对工件口径和面形的加工适用性等方面都存在或多或少的缺陷。尽管工业机器人加工方式价格低,其自由度高,加工口径范围广,但因其刚度偏低,研抛压力及其去除函数的稳定性不易控制,故而往往被应用于对加工精度要求不高的模具等抛光当中,难以对精度要求较高的光学元件实现自动研抛加工。为此,本文在深入研究了机器人柔性研抛加工的材料去除机理的基础上,设计了一款研抛压力主动可控、材料去除效率高,研抛效果好的工业机器人柔性研抛加工工具,具备研抛压力精度高,响应快,去除函数稳定性较强的特点。并通过开展研抛加工工艺实验,为该机器人柔性研抛加工技术投入到实际的光学加工领域奠定了技术基础。本文主要的研究内容如下:(1)通过对机器人柔性研抛的加工原理、加工流程、加工特点进行梳理,结合Preston方程对机器人柔性研抛工具的材料去除机理进行探索,构建了机器人柔性研抛工具加工的材料去除理论模型。(2)通过对常规加工轨迹固定间距及卷积效应所产生的特定波纹误差进行分析,提出了一种扰动型研抛加工轨迹方法,仿真分析证明了该轨迹能够有效避免特定波纹误差的产生以及提升工件的加工面形精度。(3)根据所需的研抛加工技术要求,设计了一款机器人柔性研抛加工工具,分别对其机械结构及其主要零部件进行了系统设计。并采用ANSYS软件对研抛工具进行了动静态分析及结构优化。(4)结合六轴工业机器人进行机器人柔性研抛加工实验平台的搭建,在熔石英玻璃试件上对材料去除函数及其稳定性进行工艺基础研究,开展相关加工实验,探究该样机的研抛工艺参数对材料去除的影响规律。最后采用该研制的柔性研抛工具对碳化硅光学元件进行实际的研抛加工测试,验证了所设计的研抛工具的光学加工有效性。