磁流变抛光工艺参数的研究

磁流变抛光是一种新型的光学零件加工方法,它不仅可以精确控制抛光后光学零件的面型,还能得到较高的表面质量和较高的加工效率。本文在介绍磁流变抛光基本原理的基础上,重点分析了磁流变液与工件相对速度对磁流变抛光最终效果的影响规律,在一定速度大小范围内,随着相对速度的提高,抛光加工的效率也会随之提高,光学零件的表面粗糙度会随之降低,并且还提出在抛光过程中保持相对速度一致的必要性和保持相对速度一致的方法,通过实验验证了该方法的正确性。     

磁流变抛光工艺参数优化研究

利用正交试验法均衡搭配各个工艺参数,减少试验次数,分析了各个工艺参数对单项工艺指标的影响规律。采用灰色相关理论,重点解决了磁流变抛光多工艺指标的工艺参数优化这一难点问题,简化了优化过程,得到了工艺参数优化组合方案,并进行了试验验证。     

磁流变抛光工艺参数优化研究

利用正交试验法均衡搭配各个工艺参数,减少试验次数,分析了各个工艺参数对单项工艺指标的影响规律.采用灰色相关理论,重点解决了磁流变抛光多工艺指标的工艺参数优化这一难点问题,简化了优化过程,得到了工艺参数优化组合方案,并进行了试验验证.     

基于灰色系统理论的磁流变抛光工艺参数优化研究

合理的磁流变抛光工艺参数对于提高抛光效率和改善光学工件的表面质量具有关键性的作用。在自行研制的抛光装置基础上,利用正交实验法进行了几个关键工艺参数对单项工艺指标的影响实验,分析了其影响规律。在此基础上利用灰色关联分析的理论解决了磁流变抛光多工艺指标下的工艺参数优化问题,得到了优化的组合方案,并进行了试验验证。     

基于磁流变抛光技术的实验装置研究

在介绍了磁流变抛光的基本原理的基础上,对磁流变抛光的实验装置进行了分类设计,从工件与抛光盘的相对位置和磁流变液的注入形式考虑,分别通过平置式、倒置式和正置式,使抛光装置与不同机床进行整合,实现了模块化设计理念.同时对不同的整合方案进行了比较,得出合理的设计方案.     

对磁流变抛光技术中磁场的分析

本文对磁流变抛光(magnetorheological finishing)过程中所采用的梯度磁场,以及磁流变抛光液（MRP fluid）中的磁性颗粒在磁场中的受力情况进行了分析,进而证明了该磁场满足磁流变抛光的要求。最后以实验对其进行了验证。     

磁流变抛光技术

对磁介质辅助抛光技术20年来的发展作了简要的回顾,进而介绍了磁流变抛光技术的产生和发展背景、抛光机理及微观解释、数学模型,同时提出了这种抛光技术的关键所在,并对其发展未来进行了展望。     

光学元件的磁流变精密抛光实验分析

通过对光学工件进行较大范围的磁流变抛光实验,获得了加工后整个抛光平面粗糙度的分布规律和影响平面度的抛光工艺参数.该实验对于确立大尺寸光学元件抛光工艺提供了依据,并为后续装置研究和完善提供了新的思路.     

磁流变抛光消除磨削亚表面损伤层工艺研究

针对传统光学制造技术对亚表面控制局限性和磁流变抛光的特点,提出用磁流变抛光替代研磨工序直接衔接磨削工序的新工艺流程。采用自研的磁流变抛光机床KDMRF−1000和水基磁流变抛光液KDMRW-2进行了磁流变抛光去除磨削亚表面损伤层的实验研究。直径为100mm的K9材料平面玻璃,经过156min的磁流变粗抛,去除50um深度的亚表面损伤层,表面粗糙度Ra值提升至0.926nm,经过17.5min磁流变精抛,去除了200nm深度的材料,并消除磁流变粗抛产生的抛光纹路,表面粗糙度Ra值提升至0.575nm。应用磁流变抛光可以高效消除磨削产生的亚表面损伤层。磁流变抛光替代研磨工序直接衔接磨削工序的新工艺流程可以实现近零亚表面损伤和纳米精度抛光两个工艺目标。     

往复式动磁场磁流变抛光机理及抛光液制备

提出并设计了一种往复式动磁场磁流变抛光试验方法,分析了往复式动磁场磁流变抛光的微观去除机理及工作特点。根据试验要求研究了磁流变抛光液的制备工艺和各成分配比,配制了磁流变抛光液。在分析了其组成和各成分特性的基础上,对配制的磁流变抛光液的性能参数进行测试。采用制备的磁流变抛光液,利用往复式动磁场磁流变抛光方法对材料光学玻璃进行了磁流变抛光试验,结果证明了制备的磁流变抛光液与往复式动磁场磁流变抛光方法的有效性。     

集群磁流变变间隙动压平坦化加工试验研究

为了提高光电晶片集群磁流变平坦化加工效果,提出集群磁流变变间隙动压平坦化加工方法,探究各工艺参数对加工效果的影响规律.以蓝宝石晶片为研究对象开展了集群磁流变变间隙动压平坦化加工和集群磁流变抛光对比试验,通过检测加工表面粗糙度、材料去除率,观测加工表面形貌、集群磁流变抛光垫中磁链串受动态挤压前后形态变化,研究挤压幅值、工...     

磁场分布对多磨头磁流变抛光材料去除的影响

为研究磁场分布对材料去除的影响,设计轴向充磁异向排布、轴向充磁同向排布、径向充磁异向排布、径向充磁同向排布4种磁铁充磁和排布方式,利用有限元软件Maxwell仿真不同磁场的磁力线分布及抛光轮表面的磁感应强度分布,并采用数字特斯拉计测量实际磁感应强度。对单晶硅基片进行定点抛光试验,检测抛光斑沿抛光轮轴向的去除轮廓及峰值点的表面形貌。仿真和实际磁感应强度检测结果表明,不同磁场分布方式对抛光区的磁场分布有很大影响,磁铁轴向充磁同向排布与径向充磁异向排布时,具有较高的磁场强度和较好的多磨头效果。定点抛光试验表明,采用轴向充磁同向排布与径向充磁异向排布这两种方式时,能实现多点加工,其中轴向充磁同向排布时加工效率较高;但采用径向充磁同向排布时,由于抛光区磁感应强度较低,磁流变微磨头无法对工件进行有效地抛光。峰值点表面形貌检测结果表明,采用不同磁场分布方式时,对工件表面均是以塑性去除方式去除。研究表明,通过优化磁铁充磁和排布方式,可实现多磨头磁流变抛光的加工原理。     

磁流变抛光技术及其质量控制的研究

阐述了磁流变抛光原理,依据Preston方程分析了影响磁流变抛光效果的因素,根据实际加工的工件特点,对Preston方程进行了修正;在自制的磁流变抛光实验机上进行抛光加工试验,结果表明,采用修正的磁流变抛光材料去除方程,可以有效控制工件的抛光质量、提高抛光效率。     

磁流变抛光去除模型及驻留时间算法研究

建立了磁流变抛光球形光学元件的去除模型，分析了影响磁流变抛光的因素，提出了驻留时间算法，用其仿真加工球形工件，结果表明该算法是收敛的，并用磁流变抛光加工了R41.3mm、口径20mm的K9光学玻璃球面工件，获得了Rms8．441nm、PV57．911nm的面形精度。     

磁流变抛光的确定量加工模型与影响因素

根据抛光区内的受力分析，建立了磁流变超精密抛光的确定量加工模型，并通过工艺实验予以证明。研究了磁流液在磁场作用下的成核特点，分析了各工艺参数对磁流变抛光的材料去除率及表面粗糙度的影响规律。     

弱刚性构件磁流变抛光变形机理与抑制技术研究

弱刚性平面构件对应力极其敏感,加工后平面度难以保证,为解决该问题,提出通过磁流变抛光工艺改善工件的平面度。通过有限元仿真,阐明弱刚性构件磁流变抛光变形的机理,提出残余应力的不对称释放是造成工件变形的主要原因,并建立加工过程中工件变形预测模型。仿真结果表明,采用单面加工时,变形为9.5μm;采用翻面加工时,变形为0.7μm。根据仿真中工件变形的情况,提出了翻面加工的策略,并通过实验进行验证。实验结果表明,单面加工时,工件变形严重,而采用翻面加工时,变形会产生回复现象,从而使得工件平面度得到有效收敛。进而,提出了弱刚性构件磁流变修形抑制技术,即通过翻面等量材料去除实现工件表面残余应力的对称释放,并在?200 mm、厚2 mm的纯铜弱刚性平面构件上应用该技术,两个面的平面度PV值分别从4.6μm和5.9μm降低到2.0μm。     

磁流变变间隙动压平坦化加工力特性研究

磁流变变间隙动压平坦化加工利用工件的轴向低频振动使磁流变液产生挤压强化效应,可以有效提高加工效果并使光电晶片快速获得纳米级表面粗糙度。通过旋转式测力仪试验研究不同变间隙参数对磁流变变间隙动压平坦化加工过程中抛光正压力的影响规律,结果表明,在工件轴向低频振动作用下,抛光正压力形成脉冲正值和负值周期性的动态变化过程;将工件轴向低频振动过程分解为下压过程与拉升过程,下压速度和拉升速度对动态抛光力有不同的响应特性;随着最小加工间隙的减小抛光正压力会急剧增大;设置最小加工间隙停留时间观察抛光正压力变化,可以发现在工件最小加工间隙停留期间抛光力从峰值逐渐衰减并趋于平稳;挤压振动幅值对抛光正压力影响较小。建立了磁流变变间隙动压平坦化加工材料去除模型,弄清了在动态压力作用下,磨料更新及其附加运动机制,研究了磁流变变间隙动压平坦化加工过程中磨料颗粒对工件表面柔性划擦和微量去除的作用机理,为磁流变变间隙动压平坦化加工的工艺优化提供了理论依据。     

磁流变抛光轮磨损影响因素分析

针对磁流变抛光轮长时间使用存在的严重磨损问题,分析磁流变抛光轮磨损原因,建立抛光轮半固着磨粒磨损模型,分析影响抛光轮磨损的主要因素。分析表明:磁流变抛光轮产生磨损的主要原因是回收器处形成的磁密封与抛光轮之间产生的半固着磨粒磨损,其磨损特征表现为介于二体磨损和三体磨损之间;磁场和磁链的变化是磨损率改变的根本原因,影响抛光轮磨损的主要因素为回收器间隙、抛光轮转速、抛光颗粒的含量和尺度。通过实验研究3种主要因素对抛光轮磨损的影响规律。结果表明:磨损率随回收器间隙的增大而减小,随着抛光轮转速、抛光颗粒的尺度和含量的增大,先增大后减小。实验结果与理论分析结果相吻合,验证了建立的半固着磨粒磨损模型的正确性。     

磁流变阻尼器动力性能测试与建模

建立磁流变阻尼器精确的力学模型是进行磁流变阻尼减振结构反应分析与设计并取得良好振动控制效果的一个重要前提。首先,对一个最大出力为10kN的磁流变阻尼器进行动力性能测试;其次,基于试验结果分别建立该阻尼器的参数化与非参数化动力学模型,并对所建立模型的有效性进行验证;最后,对两种不同建模方式的结果进行对比分析。结果表明,建立的参数化模型——双曲正切滞回模型能够有效地描述磁流变阻尼器的动力特性;非参数化模型——反向传播(back propagation,简称BP)神经网络正向、逆向力学模型具有良好的训练样本拟合度、泛化能力和抗噪性能;在试验数据拟合度上,BP神经网络模型要好于双曲正切滞回模型,但后者阻尼力表达式形式简单,更易于程序化。