近日，中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所天文與空間鏡面技術(shù)研究室，完成了慕天望遠(yuǎn)鏡1.93米非球面主鏡磨制。慕天望遠(yuǎn)鏡由中國科學(xué)院院士蘇定強(qiáng)、崔向群以及北京師范大學(xué)教授何香濤共同發(fā)起，北京師范大學(xué)、中國科學(xué)院新疆天文臺(tái)、南京天光所和新疆大學(xué)共建，南京天光所負(fù)責(zé)研制。鏡面的細(xì)磨和拋光均采用主動(dòng)拋光盤完成。該技術(shù)由崔向群帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)率先發(fā)展成功。主動(dòng)拋光盤通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)時(shí)變形，使之與要求的鏡面曲面形狀相同，并優(yōu)化各種工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高速、高平滑度和高面形精度的大鏡面加工。僅兩個(gè)月，鏡面面形精度均方值達(dá)到0.8微米，顯示了南京天光所近年來經(jīng)過主動(dòng)拋光盤技術(shù)方面的發(fā)展，在大鏡面磨制的加工效率和精度方面獲得了新提升。
 

　　項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人與擺臂輪廓儀相結(jié)合，解決了轉(zhuǎn)臺(tái)跳動(dòng)誤差影響精度的難題，為鏡面的細(xì)磨和粗拋階段提供了亞微米級(jí)的測量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了與光學(xué)干涉檢驗(yàn)的無縫銜接。這一方法減少了大口徑鏡面在加工和檢驗(yàn)位置往復(fù)搬運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)和耗時(shí)，并提升了檢驗(yàn)效率。
 

　　精拋由機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)平轉(zhuǎn)行星研磨工具完成，通過公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)和研磨壓力的精密調(diào)控實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的磨削特性。自主研發(fā)的工藝分析軟件集檢測數(shù)據(jù)處理、駐留時(shí)間計(jì)算、加工路徑生成于一體，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化自動(dòng)修磨、確定性好、誤差收斂快。1.93米鏡面全口徑面形誤差的均方根值優(yōu)于1/50波長，好于設(shè)計(jì)指標(biāo)。
 

　　慕天望遠(yuǎn)鏡1.93米主鏡的成功磨制，標(biāo)志著南京天光所以主動(dòng)拋光盤、機(jī)器人擺臂輪廓儀、并聯(lián)平轉(zhuǎn)動(dòng)研磨工具為代表的先進(jìn)技術(shù)加工和檢驗(yàn)方法已進(jìn)入常規(guī)應(yīng)用，有望在我國大型和極大型天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的研制方面發(fā)揮作用。
 

主動(dòng)拋光盤磨制1.93米主鏡
 

　　機(jī)器人-擺臂輪廓儀對(duì)鏡面檢驗(yàn)(左)、并聯(lián)平轉(zhuǎn)行星研磨工具進(jìn)行精修拋光(中)、鏡面干涉條紋(右)