中文摘要：

本项目基于小口径或微小口径低熔点玻璃模压技术使用的硬质合金模芯的高精度非球面面形修抛需求而提出。研究中创新性地提出非接触式超声波抛光，建立数学理论模型，利用压痕断裂力学相关理论和惠更斯原理计算出去除函数为高斯型分布，并通过单点抛光实验验证了模型和理论计算的正确性。声场的有限元分析表明选择不同直径的振子和抛光间隔可以改变去除函数的形状。通过工艺实验研究了抛光过程中各种工艺参数对材料去除量和表面光洁度的影响，最终获得Ra7.4nm的表面光洁度。研究了适用于非接触式超声波抛光去除函数的时间驻留函数计算方法，将二维反卷积计算简化为一维反卷积计算。研究中组建了数控系统，利用Zernike多项式拟合加工路径上的误差分布，根据单点去除函数计算驻留时间，并对口径30mm碳化钨平面实验工件进行面形修抛，最终将PV 2.631λ的球面度误差收敛到PV 0.967λ。研究表明非接触式超声波抛光能够获得高斯型分布的去除函数，通过适当的工艺参数可以获得光学级别的表面粗糙度，适当的控制方法可以使得表面误差得到有效的收敛。本项目所展开的研究尚属于基础理论及方法层面，非接触式超声波抛光具有进一步深入研究的意义和价值。