面接触式磁流变抛光方法的研究

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近年来,随着光学和微电子学及其相关技术的发展,现代光学系统对光学零件的表面形状精度、表面粗糙度以及亚表面损伤程度提出了很高的要求。相应的表面加工技术也成为现代光学加工技术的重要研究部分。磁流变抛光技术以其高加工质量、高效率,小的亚表面损伤等一系列优点成为目前竞相研究的热点。目前,国内外现有的磁流变抛光以及其相关技术都是基于“点接触"式抛光思想,该种方法在大规模应用时,效率相对较低,实用性还受到限制。 本文研究了一种基于“面接触”式抛光思想的磁流变抛光技术,试图在磁流变抛光技术实用性方面有所研究。通过研制合适的磁场,并在实验室原有仪器机械结构的基础上,设计出相应的机械结构和两套独立的磁流变液循环系统和抛光液循环系统,进一步完善了实验样机。并利用该实验样机对口径为φ60的平面K9玻璃工件的进行了抛光实验。使工件表面粗糙度Ra值从经过W14金刚石微粉精磨后的300nm左右,降低到了1nm左右。并在此基础上进行了正交实验,分析了抛光过程中主轴转速,磁场强度,磁极平摆速度,磁极与工件的间隙等工艺因素对表面粗糙度和材料去除量的影响,给出了表面粗糙度和材料去除量与上述工艺参数的关系曲线图,揭示了其之间的规律,得到了最佳工艺参数组合。并分析了影响表面粗糙度的其他因素。 此外,本文还在实验现象的基础上,结合古典抛光理论,对磁流变的抛光机理做了初步的分析,认为磁流变抛光是由于抛光液的流动使抛光颗粒对工件材料进行了剪切去除,同时认为,该过程也是一种机械、化学的综合作用。并在除量函数的假设理论—-Preston方程的基础上,根据磁极与工件之间的相对运动轨迹,初步分析了材料去除量公式。
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