面接触磁流变抛光中“彗尾”现象的分析

针对面接触磁流变抛光中产生的"彗尾"划痕产生原因和解决方式进行了探讨.通过对面接触磁流变抛光材料去除量公式的研究,分析出"彗尾"现象的产生是工件各点在闭合环带磁场内所处的磁场强度不停的变化所引起.以理论推导为依据,进行了工艺实验,实验结果表明"彗尾"划痕的产生受到工件与抛光头之间的相对速度、磁场强度和工件初始破坏层深度等因素的影响.最后通过组合实验的方式,解决了面接触磁流变抛光中存在的"彗尾"现象,使得工件表面粗糙度值降低到Ra0.56 nm.     

磁场强度对磁流变抛光表面粗糙度的影响

在自制的磁流变抛光实验装置中,通过被加工零件和Bingham凸起相对运动产生的剪切力来实现抛光.在该装置上进行工艺实验,研究了磁流变抛光技术中磁场对表面粗糙度的影响.比较了不同磁场强度下的磁流变抛光情况,以及表面粗糙度和抛光效率的差别,然后,通过采用不同磁场强度组合加工,使初始表面粗糙度(Ra)为400 nm的K9玻璃材料的平面,磁流变抛光30 min,表面粗糙度值达到了0.86 nm,提高了被加工零件的抛光效率和表面质量.     

磁流变抛光可塑性对彗尾疪病的影响

分析了彗尾疪病产生的原因及去除方法.通过研究磁流变抛光的可塑性问题,从可塑性方面分析了彗尾疪病现象产生的过程.利用工艺实验研究彗尾疪病现象的消除方法,在自主设计的磁流变抛光装置上,采用磁场强度值分别为240 kA/m,210 kA/m,180 kA/m,150 kA/m,90 kA/m的五阶段优化磁场强度法后,使K9玻璃表面粗糙度值达到0.49 nm,消除了磁流变抛光过程中的彗尾疪病现象.实验表明磁场强度的大小影响链条结构的稳定,影响抛光粉颗粒对材料的去除,减小磁场强度可以有效的去除彗尾疵病.     

大尺寸光学零件磁流变抛光的面形缺陷研究

针对大尺寸光学零件磁流变抛光中出现面形缺陷的产生原因和解决方法进行探讨.通过调整抛光头轴心与工件轴中心及摆臂轴心必须在同一直线,及调整磁场强度的工艺,研究了改善面形缺陷提高面形质量的实验方法.实验结果表明：对230mm的K9玻璃进行磁流变抛光,采用优化的磁流变抛光装置并将磁场控制电压减小到12V时,加工工件表面的面形P-V值由原来的0.730 2μm提高到了0.351 5μm.     

磁流变抛光超光滑光学表面

研究了利用初始粘度达到0.5Pa·s、具有相对大范围稳定性的标准磁流变抛光液,并结合设计独特的公自转组合运动永磁抛光轮进行了试验,对抛光过程中的主要参量包括抛光轮与工件之间间隙、抛光轮与工件之间相对运动速度、氧化铈浓度及抛光时间对材料去除特性的影响进行了研究.磁流变抛光对工件(K9玻璃)表面粗糙度提高效果的抛光试验结果证明,该套系统具有良好的抛光特性,抛光28min后工件表面粗糙度由最初的10.98nm收敛到0.6315nm,获得了超光滑量级的抛光表面.     

环带磁场在磁流变抛光技术中的应用

磁流变抛光是获得光滑光学表面的理想工艺之一.为了获得一种可用于磁流变抛光中的环形磁场,设计了一种新型的环带式磁场结构,并对其进行模拟与分析,利用该磁场结构构造了一种面接触式的磁流变抛光设备.实际测量证明该磁场结构可形成满足磁流变抛光要求的高梯度磁场.将环形磁极浸入磁流变抛光液中,可使其形成圆环状的Bingham凸起;利用它对K9玻璃进行抛光,可使其表面粗糙度达到约为1 nm的水平.     

超精密磁流变复合抛光技术研究进展

对超精密磁流变复合抛光技术的国内外研究进展进行了评述,介绍了当前主要应用的几种超精密磁流变复合抛光技术的加工原理和发展现状.重点介绍了磁流变射流复合抛光、超声波磁流变复合抛光、化学机械磁流变复合抛光以及集群磁流变复合抛光的加工技术内涵,从加工效率、加工表面均匀性、加工精度、加工适合的材料与形状等方面对上述几类超精密磁流变复合抛光方法进行比较和评述.最后对超光滑无损伤超精密磁流变抛光技术的发展方向进行了预测.     

环带式磁流变抛光加工石英光学零件实验分析

针对磁流变抛光工艺参数对加工石英光学零件表面粗糙度的影响规律,进行了平面石英玻璃光学零件的工艺实验.应用正交实验方法分析了磁流变抛光中主要工艺参数:磁场强度、工件轴转速、平摆速度、抛光盘与工件间的间隙对石英玻璃表面粗糙度的影响规律,确定了石英玻璃磁流变抛光最优工艺因素.并分阶段采用不同工艺参数进行磁流变抛光,抛光后石英玻璃光学零件的表面粗糙度值达到0.6 nm.     

等离子体抛光对表面粗糙度的影响

为了得到超光滑表面且无表层损伤的光学元件,引入一种新型的超光滑表面加工技术——等离子体抛光.在新设计的等离子加工实验平台上进行了等离子体加工工艺实验,对氧气流量,放电功率大小,磁场大小几个参数对基片表面粗糙度的影响进行了实验研究,且优化了工艺参数.结果表明增加氧气流量,合理控制功率和磁场强度都会使等离子体抛光基片表面粗糙度减小.当氧气流量为50 sccm,功率为80 W,磁场强度为17 mT时,粗糙度达到最小值0.9 nm.     

磁流变抛光D型去除函数创成机制数值分析

磁流变抛光技术是超精密光学元件制造的最终工艺环节。为了进一步研究在磁流变抛光过程中,当工件的嵌入深度不同时,其去除函数对抛光区域内磁流变抛光液的压力、速度、密度的影响,作者通过开展数值计算对相关参数进行试验、分析,探明了在磁流变抛光过程中,其加工工件的嵌入深度不同对磁流变抛光液的压力、速度、密度的影响机制,得出了当加工工件的嵌入深度逐渐变深时,磁流变抛光液的压力会随其变深而增大、磁流变抛光液的运动速度相反会随其变深而逐渐减小、磁流变抛光液的密度会随其变深而逐渐增大的结论。     

金属磁流变光整加工中磁极平行布置的磁场研究

为了研究金属磁流变光整加工装置设计中用导磁性材料对平行布置磁极进行连接引起的加工区磁场的变化规律,对金属磁流变光整加工中平行布置磁极进行改进,以改进后的加工区磁场为研究对象,利用ANSYS软件对加工区磁场的强度和分布进行了仿真分析并对磁场强度进行了实际测量.研究结果表明:平行磁极布置改进后,靠近导磁材料区域磁力线分布密集,连接部位磁力线最为密集,远离导磁材料区域磁力线分布相对稀疏;平行磁极布置改进后纵向磁感应强度的分布出现了较明显的区域差异,呈现出中间加强两端减小的变化趋势,纵向磁场中部磁感应强度平均提高0.01T.平行磁极布置改进后,加工区内磁场方向没有发生变化,磁场强度分布均匀性变差,中部磁场强度有所增加.     

新型双层多线圈磁流变制动器研

针对目前磁流变传动技术中普遍存在的工作间隙磁场分布不均和单位体积可传递扭矩较小的关键问题,提出一种具有双层间隙以及沿周向配置多个线圈的新型磁流变制动器。根据结构尺寸,推导了制动力矩的计算公式,建立了磁路分析模型来估算间隙中的磁场强度大小。采用基于自由梯度的BOBYQA优化方法对主要结构尺寸进行优化,得到了优化后结构的磁场强度分布。将间隙磁流变液中磁场强度的仿真值与计算值进行对比,结果表明,该磁路建模方法可以指导结构设计,结构可产生的单位体积力矩值约为2.3×10⁴Nm/m³。其研究成果为双层多线圈磁流变制动器的设计提供理论参考。     

Magnetorheological finishing of low-gradient curved surfaces based on four-axis linkage technique

Based on the distribution characteristic of magnetic field along the polish wheel,the four-axis linkage technique is advanced to replace a standard five-axis one to figure low-gradient optical surfaces with a raster tool-path in magnetorheological finishing （MRF）.After introducing the fundaments of such simplification,the figuring reachability of a four-axis system for the low-gradient optics was theoretically analyzed.Further validation including magnetic field intensity and influence function characteristic was performed to establish its application.To demonstrate the correctness,feasibility and applicability of such technique,a K4 spherical part was figured by two iterations of MRF with surface form error improved to 0.219λ PV and 0.027λ RMS.Meanwhile,the surface roughness was also improved a lot in MRF process.These theoretical analyses and experimental results both indicate that high form accuracy and excellent surface quality can be obtained by using the four-axis linkage technique in the process of figuring low-gradient optical elements,and the four-axis linkage system undoubtedly is much more easy to control and much more economical.     

磁流变液剪切屈服应力的数值分析

为了改善单链模型的准确性，从颗粒间的磁相互作用能出发，建立了磁流变液多链计算模型．考虑链内颗粒和相邻链中颗粒的影响，利用磁能密度的变化，得到了磁致剪切应力应变关系，由剪切应力应变曲线的最大值来确定磁流变液的剪切屈服应力．对于链状结构，研究了链间距与链内相邻颗粒距离之比对磁流变液剪切屈服应力的影响；对于柱状结构，通过确定柱的大小及相邻柱的间距，构建了BCT结构计算模型，对含柱状结构的磁流变液的剪切屈服应力进行了分析．计算结果表明，当比值较大时，多链模型与单链模型趋于一致；比值较小时单链模型的误差不能忽略．传统的单链模型高估了磁流变液的剪切屈服应力，铁磁颗粒体积比浓度较小时，链状结构有比柱状结构更高的剪切屈服应力；而当颗粒体积比浓度较大时，柱状结构优于链状结构．     

阀芯棱边磁力研磨去毛刺工艺的研究

根据磁力研磨法的工作原理,研制了阀芯棱边毛刺实验装置,并通过实验分析了各种因素对去毛刺效率、工件表面粗糙度以及工件形状误差的影响,结果表明,利用磁力研磨法能够有效地去除芯棱边毛刺,且保持适宜的棱边圆角半径。     

钢丝绳动载荷疲劳时的磁记忆信号研究

建立了模拟钢丝绳动载荷疲劳的实际工作状态的实验装置,确定了钢丝绳上三个检测段.通过磁记忆检测方法检测不同检测段的磁场分布,然后对发生疲劳断裂的检测段的磁场强度变化进行分析,从而得到钢丝绳动疲劳时磁记忆信号的特点.