摘要现代的硅片、宝石窗口、激光切片等平面构件在现代光学中大量运用，在微电子和航空航天等众多高科技领域也是如此，可见市场需求广大，而且不断增长的趋势也越来越好。这样的平面构件是大直径厚壁结构的较高难度的加工构件，它的成品有较高的平面度和平行度，以及高要求的表面质量和加工效率。而对于现在的工业水平来讲，机械抛光是能够最大化的满足低表面的粗糙度和高面形精度要求。针对大尺寸平面构件机械抛光中，高面形精度和高表面质量的加工要求，分析了影响机械抛光加工质量的主要因素，也进行了抛光机的结构设计和静力学分析，形成了超精密抛光机床的设计。大致研究内容如下:(1)大体分析了在抛光加工中对大尺寸平面构件面形精度和表面质量的主要影响因素;提出了机床应具有主轴及工件回转精确控制，盘面面形测量，盘面面形修整，盘面温度控制等功能;确定了机床的基本结构形式、工作流程和主要参数。(2)基于多体理论，明确了对抛光盘面形精度存在影响的主要误差元素，分析了对面形误差中占主导作用的误差元素及其影响因素，为机床运动单元的设计和装配提供了依据。(3)从机床的功能性与可靠性出发，对机床的主要功能单元进行了结构设计。抛光盘回转单元采用了液体静压轴承与力矩直驱电机的结构，盘面温度控制单元中采用内流道式水冷盘，保证加工区域温度一致性;抛光盘面形修整系统配合盘面面形测量系统实现车刀对于盘面特定面形的针对性修整;完成了关键结构部件的静力学。分析结果表明，抛光盘与床身静力载荷下最大变形分别为0.81μm和9.18μm，最大应力为5.465MPa和0.081MPa，满足机床稳定性可靠性的设计要求。(4)针对100mmX100mm尺寸的晶体基片，在研制的超精密抛光机床上，进行了加工试验。在试验中，机床抛光盘面形平面度为0.028mm，加工过程中主轴回转速度波动量为0.36%，晶体工件特征点平均表面粗糙度在加工后明显变小许多。试验结果表明，所研制的超精密抛光机床满足了大尺寸平面构件高几何精度和高表面质量的加工要求。关键词：大尺寸、机械抛光、抛光机床DesignandDevelopmentofUltra-PrecisionPolishingMachineAbstractModernwafers,gemwindows,laserslicesandotherplanarcomponentsarewidelyusedinmodernoptics,aswellasinmicroelectronics,aerospaceandmanyotherhigh-techfields.Itcanbeseenthatthemarketdemandisvast,andthegrowingtrendisgettingbetterandbetter.Thiskindofplanarcomponentisadifficultmachiningcomponentoflarge-diameterthick-walledstructure,anditsfinishedproducthashighflatnessandparallelism,aswellashighsurfacequalityandmachiningefficiency.Forthecurrentindustriallevel,mechanicalpolishingcanmaximizetomeettherequirementsoflowsurfaceroughnessandhighsurfaceshapeaccuracy.Accordingtothemachiningrequirementsofhighsurfaceprecisionandhighsurfacequalityinmechanicalpolishingoflargesizeplanarcomponents,themainfactorsaffectingthemachiningqualityofmechanicalpolishingareanalyzed,andthestructuredesignandstaticsanalysisofthepolishingmachinearealsocarriedout.thedesignofultra-precisionpolishingmachineisformed.Thegeneralcontentsofthestudyareasfollows:(1)themainfactorsaffectingthesurfaceshapeaccuracyandsurfacequalityoflargesizeplanecomponentsinpolishingareanalyzed,anditisputforwardthatthemachinetoolshouldhaveprecisecontrolofspindleandworkpiecerotation,disksurfaceshapemeasurementanddisksurfaceshapetrimming.Disktemperaturecontrolandotherfunctions;thebasicstructure,workflowandmainparametersofthemachinetoolaredetermined.(2)basedonthemulti-bodytheory,themainerrorelementswhichhaveinfluenceonthesurfaceshapeaccuracyofpolishingdiscareidentified,andthedominanterrorelementsandtheirinfluencingfactorsinthesurfaceshapeerrorareanalyzed,whichprovidesabasisforthedesignandassemblyofmachinetoolmotionunit.(3)basedonthefunctionandreliabilityofthemachinetool...
