采用一种直线滚动导轨式快轴伺服系统对典型复杂曲面进行加工。介绍快轴试验样机结构和快轴控制系统控制算法。根据快轴伺服装置的简化模型求得快轴试验样机数学模型。分析快轴伺服系统控制模型,建立快轴伺服系统动刚度数学模型。通过理论仿真和实验研究系统控制参数对动刚度的影响规律,并对提高伺服动刚度后的快轴伺服系统进行性能测试。对典型复杂曲面进行快轴切削实验,验证了该快轴伺服系统加工复杂曲面的精度较高。

横向压电驱动变形镜在自适应光学系统中应用广泛，其利用了压电陶瓷的横向逆压电效应驱动镜片实现变形。在高电场强度下变形镜迟滞曲线存在特殊的“蝴蝶形”，增加了控制难度，且变形镜无法正常工作。针对这一问题利用压电陶瓷极化及铁电材料的电滞回线理论进行了分析，明确了蝶形曲线产生的原因。通过实验确定了变形镜矫顽场强度在-500~-400V/mm之间，迟滞曲线回归一般的“柳叶”形状。根据迟滞曲线的特点设计了静态的PID闭环校正系统，并进行了校正实验。结果表明，闭环校正后线性度得到明显提升，迟滞率可降低至1.8%。

光纤激光器输出光束带有波前畸变,制约了光学系统的性能和工作效率。搭建实验系统分析了超连续谱光纤激光器系统输出光束的像差特性,不同波长的滤波片测试像差均以离焦为主。根据这一特点制备了3单元单层横向压电驱动变形镜样镜,并进行特性测试。变形镜影响函数有限元仿真和实测吻合度可达77%以上,一阶谐振频率12.1 kHz。以实际像差为对象进行闭环仿真,校正精度达到0.77。另外,从校正精度及行程两个方面对变形镜进行了有限元优化仿真。结果9单元变形镜(有效口径7.5 mm)校正精度达到0.9左右。镜片与压电片厚度比存在最优值约0.3,行程可提升60%以上。

碳化钨为典型的碳化物陶瓷材料具有广泛的应用前景。其具有高硬度、高脆性及很高的耐磨性所以难以采用传统的车削、铣削等工艺进行加工。在碳化钨工件上加工出复杂的曲面结构并保证工件的面形精度及表面粗糙度则更加困难。为获得高表面质量的复杂曲面碳化钨密封工件采用杯形金刚石砂轮单点磨削的方法实现碳化钨材料加工;设计压电陶瓷驱动柔性铰链微进给机构精确控制砂轮切深方向运动从而实现复杂曲面加工的成形运动;探索最优工艺参数获得高面形精度和低表面粗糙度。分析了碳化钨磨削加工材料去除机理以此指导柔性铰链精密进给机构设计并规划杯形砂轮改善面形精度及表面粗糙度的磨削方法。实验结果表明：采用青铜基及树脂基杯形砂轮以45°倾角单点磨削碳化钨样件其表面粗糙度值Ra由初始的500nm减小到15nm面形精度RV值达到