磁流变抛光发展历程

1、磁流变抛光技术发展趋势,1,磁流变抛光的原理：在磁场中，发生流变的磁,流变抛光液流经工件与运动盘形成的小间隙时,会对工件表面与之接触的区域产生很大的剪切力,从而使工件表面材料被去除,2,磁流变抛光方法的提出与发展,磁流变抛光并非最早将磁场应用于光学抛,光的方法。早在,80,年代初期，日本就有人将,磁场用于光学加工，形成了磁介质辅助抛,光法,2.1,磁介质辅助光学加工法,2.1.1,磁性液体抛光,1984,年,Y.Tian,和,K.Kawata,1,利用磁场对浸,入磁性液体中的聚丙烯平片进行加工。原,理图如下所示,其材料去除率为,2m/min,经过一小时抛光,后，工件表面粗糙度降低了,10,倍,

2、1987,年,Y.Satio,等人,2,又在水基的磁性液中,队聚丙烯平片进行了抛光，这种方法的缺,点是抛光压力较小，不能对较硬材料进行,抛光，而且不能对工件表面进行有效的控,制。为获得较大的抛光压力,Umehara,等人,3,在磁性液体中放入一个浮体与工件相接,触来进行抛光，使压力大大加强，收到了,良好的效果,2.1.2,磁场辅助精密抛光,磁场辅助精密抛光是八十年代初,Kurobe,等,人,4,提出来的，原理图如下,柔性的橡胶垫将铜盘槽底部的磁性液体密,封，抛光液放在铜盘槽中橡胶垫的上方,工件浸与抛光液中。在磁场作用下，磁性,液体受力并作用到橡胶垫抛光盘上，柔性,的橡胶垫抛光盘受力变形，其形状

3、与工件,表面形状吻合来对工件进行抛光。抛光后,表面粗糙度由,10m,峰谷值）降到了几个,m,1989,年,Suzuki,等人,5,用这种方法使表,面粗糙度从,1500,降低到了,100,面形误差,从,0.4m,降到了,0.3m,1993,年,Suzuki,等人,用这种方法对,40mm,直径的非球面玻璃抛光,材料去除率达到了,2,4 m/h,2.1.3,磁力研抛法,磁力研抛法是,T.Shinmura,等人提出来的，原,理是：将被加工工件与很多磁性抛光粉接,触，在外磁场作用下，磁性抛光粉聚结在,一起形成磁粉刷，当工件与刷有相对运动,时，他们之间相互摩擦，从而实现对工件,的抛光,以上磁场辅助抛光法要

4、么效率低，要么不,易控制，要么产生大的下表面破坏层，总,之都存在一定的缺陷,2.2,磁流变抛光技术的提出与发展,为克服磁场辅助抛光的以上缺点,90,年代初,W.I.Kordonski,I.V.Prokhorov,及合作者,6,将电,磁学与流体动力学理论结合于光学加工中,发明了磁流变抛光,MRF,技术，原理图,如下,磁流变抛光液在高强度的磁场中变成具有,粘塑性的,Bingham,介质，并形成缎带凸起,当介质流经工件与运动盘形成的微小间隙,时，对工件表面与之接触的区域产生很大,的剪切力，从而使材料去除,1994,年，他们,在样机上初步进行了抛光实验,7,1995,年,Rochester,大学的光学

5、加工中心利,用,MRF,加工直径小于,50mm,的非球面成功得,到表面粗糙度为,1nm,的表面,1996-1998,年,Kordonski,等人建立了材料去,除理论模型,1999,年,Rochester,大学对抛光机理进行了深,入的研究，并分析了几种材料的抛光特性,并将快速文本编辑程序引入研制了,Q22,系列,的计算机控制磁流变抛光机，使,MRF,商业,化。此后,COM,的研究者还研发了磁流变射,流加工方式，实验表面粗糙度为,0.65nm rms,但是，在美国商务部明确限制了磁流变抛,光设备对中国的出口,之后，白俄罗斯的,Prokhorow,德国的,Deggendorf,应用科技大学，韩国，日

6、本的学,者也进行了这方面的研究工作，主要是在,该进抛光液方面,3,我国磁流变液研究现状,我国在磁流变抛光技术的研究方面与美国,存在着相当大的差距,2000,年，张峰、余景池,9,首次将磁流变应用,于国内光整加工技术的研究，对加工工艺,和相关理论进行了初步研究,2004,年，彭小强、李圣怡等提出了确定性磁,流变抛光技术，并对平面玻璃镜进行了光,整加工,2004,年，孙桓五提出了液体磁性磨具光整加,工法，实现了对回转类曲面工件的加工,2005,年，康佳文、张飞虎等针对硬脆材料,的磁流变抛光及其面形控制技术进行了研,究，并将该技术应用于光学玻璃平面的数,控加工及控制,2005,年，程灏波、冯敬之等人

7、提出了一种特,殊的磁性轮式磁流变抛光技术，该方法对,光学平面加工的磁场多变性提供了参考方,案,2007,年，王伟、刘卫国等人提出了基于“面,接触”式抛光思想的磁流变抛光技术，初,步设计了试验台对平面玻璃工件进行了加,工。表面粗糙度值从,300nm,左右降到了,1nm,左右,1 Y.tian and K.Kawata,development of High-Efficiency fine,finishing process using magneitc fluid,Annals of the,CIRP,Vol.33,217-220(1984,2,张峰,磁流变抛光技术的研究,D,中国科学院长春光学,精密机械与物理研究所,博士学位论文,2000,彭小强,确定性磁流变抛光的关键技术研究,D,国防科,技大学，博士学位论文,2004,康桂文，磁流变抛光硬脆材料去除特性及面形控制技,术研究,D,哈尔滨工业大学，博士论文,2005,程灏波，冯敬之，王英伟,磁流变抛