大口径非球面反射镜在现代光学系统中应用越来越广泛,以金属铝合金为材料的反射镜在红外、可见光一直到紫外光的较宽光谱范围内都具有较高的反射率,同时铝合金材料还具有加工性能好,质量轻,无毒害,导热性高,价格便宜的特点。它还是许多光学系统特别是航空应用中首选的支撑件材料,当支撑结构和光学元件都采用同样的铝合金材料时,可以避免不同材料在温度变化时引起的热应力,因此铝合金反射镜在现代光学系统中占有重要位置。单点金刚石车削后的金属铝镜虽然可以获得较好的面形精度和表面质量,但不可避免在表面残留车削纹路,影响成像质量。常见的方法是在金属铝镜加工表面镀膜,然后再进行后续抛光。但是由于膜层与铝基体的热膨胀系数不同,导致在温度变化时会产生“双金属效应”,影响光学系统的使用。由于金属铝质地较软,普通抛光会划伤金属铝镜表面,并且其化学性质较为活泼,抛光时表面会发生氧化反应从而降低金属铝镜表面反射性能。本文研究新的抛光工艺,对金属铝镜进行直接光学抛光,不仅可以消除铝镜表面的车削纹路,还可以进一步提高铝镜的面形精度。论文的主要研究工作包括:1.分析了金属铝镜抛光去除原理,在抛光过程中,机械作用与化学反应一直存在于金属铝镜表面,它们之间相互配合达到抛光表面的目的;实验研究了酸碱性环境以及有无添加氧化剂对金属铝镜直接抛光的影响,根据实验所得的表面粗糙度值结果,确定了金属铝镜应该在无氧化剂的碱性环境下进行抛光加工;针对不同材料的抛光盘和不同种类的抛光磨料,分别开展对金属铝镜进行直接抛光实验,通过对抛光后所得铝镜表面粗糙度值的分析对比,选取最合适的抛光盘和抛光磨料。2.对影响金属铝镜表面质量的相关加工参数进行实验研究。采用单参数实验法对金属铝镜进行直接抛光实验,根据实验后所得表面的粗糙度值结果,确定金属铝镜进行直接抛光时其压力、转速、PH值的合理取值区间;采用正交实验法对金属铝镜进行抛光实验,根据正交表设计原则,在压力、转速、PH值的合理取值区间选取多组参数组合,通过对实验结果数据地分析和处理,得出抛光金属铝镜的最优工艺参数组合;采用得到的最优工艺参数组合对金属铝镜进行直接抛光,抛光后得到优于单点金刚石车削的金属铝镜表面。3.采用计算机控制技术对金属铝镜进行直接抛光。在计算机控制下,对平面金属铝镜和非球面金属铝镜进行抛光修形实验,抛光后较大地提高了单点金刚石车削后所得到的面形精度,消除了金属铝镜表面的车削纹路,提高了表面质量;在计算机控制下对普通数控机床加工后的自由曲面工件进行抛光加工,从粗糙表面直接抛光到光学镜面,进一步验证了所研究铝镜抛光工艺的能力。