磁流變拋光技術(shù)及應(yīng)用

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1、磁流變拋光技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用摘要：闡述了磁流變拋光技術(shù)的原理，綜述了磁流變拋光技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與研究進(jìn)展，并詳細(xì)介紹了磁流變液的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，及依據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)選取磁流變液的各組分，配置出標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)用磁流變拋光液。然后，介紹了磁流變拋光技術(shù)的研究方向。最后對(duì)磁流變拋光技進(jìn)行了前景展望。關(guān)鍵詞：磁流變拋光；磁流變液；光學(xué)加工TheDevelopmentandApplicationofMagnetorheologicalFinishing(TheInstituteofMechanicalandElectricalEngineer,Xi'anTechnologica

2、lUniversity,Xi’an710032,China)Abstract:Thispaperfirstintroducestheprincipleofmagnetorheologicalfinishing,thenitsresearchstatusandprogressathomeandabroadarereviewed.Astandardisalsosuggestedforevaluationoffluidfinishingofopticalglass.TheelementsofMRfluidwerechosenaccordingtothestanda

3、rdandMRfluidwaspreparedforopticalfinishing.Finally,theprospectoftheMFRtechniqueisdiscussed.Keywords:magnetorheologicalfinishing;magnetorheologicalfluid;opticalmachining1引言：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)應(yīng)用于各種光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)元件提出了越來(lái)越高的要求。通常情況下，要求最終生產(chǎn)的光學(xué)元件具有高的面形精度、好的表面質(zhì)量及盡量減少亞表面破壞層。高的面形精度可以保證好的成像質(zhì)量，平滑的表面可以減少散

4、射，較低的亞表面破壞層可以避免在高能應(yīng)用中的破壞。因而光學(xué)元件的性能在很大程度上取決于制造過(guò)程。已經(jīng)研究出多種加工方法可以獲得高精度的加工表面，其中典型的加工方法有塑性研磨、化學(xué)拋光、浮法拋光、彈性發(fā)射加工、粒子束拋光、射流拋光等等。這些加工方法或者拋光效率太低，或者產(chǎn)生較大的亞表面破壞層，或者拋光不易控制，各自存在一定的缺陷。磁流變拋光技術(shù)的應(yīng)用解決了這一系列棘手問(wèn)題，11與傳統(tǒng)的拋光技術(shù)相比，磁流變拋光具有拋光效率高、不產(chǎn)生亞表面破壞、適合復(fù)雜表面加工、磨頭硬度可調(diào)及加工過(guò)程零磨損等優(yōu)點(diǎn)。目前磁流變拋光技術(shù)是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的一個(gè)熱點(diǎn)，研究領(lǐng)域從簡(jiǎn)單的平面

5、拋光到自由曲面拋光，從硬脆材料拋光到難加工金屬表面的拋光等領(lǐng)域，范圍越來(lái)越廣?？梢哉f(shuō)磁流變拋光技術(shù)將帶給機(jī)械精加工行業(yè)一次新的飛躍。1磁流變拋光技術(shù)的定義、原理及其發(fā)展歷程1.1磁流變拋光的定義磁流變拋光（英文名稱：Magnetorheologicalfinishing）是一種利用磁流變效應(yīng)中形成的具有黏塑行為的柔性“小磨頭”與工件之間快速相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的作用于工件表面上的很大的剪切力，來(lái)去除工件表面材料的技術(shù)。磁流變拋光（MRF）是電磁理論、流體力學(xué)、分析化學(xué)等應(yīng)用于光學(xué)表面加工而形成的一項(xiàng)綜合技術(shù)。1.2磁流變拋光的原理1.2.1磁流變拋光液的組成與性能

6、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)敏微粒、表面活性劑以及其他一些添加劑按～定比例分散在基載液中形成的懸浮液。當(dāng)存在磁場(chǎng)情況下磁敏微粒被磁化，成鏈狀或纖維狀排列，這種排列導(dǎo)致整個(gè)流體的粘度增大，流動(dòng)性降低從而表現(xiàn)出類固體性質(zhì)；當(dāng)磁場(chǎng)消失時(shí)，磁敏微粒又恢復(fù)到原來(lái)的自由無(wú)序狀態(tài)，從而恢復(fù)流體的性能，液——固相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程在毫秒就就能完成。磁流變拋光液是磁流變也的一種具體的工程應(yīng)用，即在磁流變液中加入適當(dāng)?shù)膾伖饽チ?，使磁流變液具有一定的研磨作用，拋光磨粒在拋光過(guò)程中對(duì)工件起到機(jī)械刮削和去除作用，根據(jù)被加工工件材質(zhì)的不同，可選擇材料和大小不同的拋光磨粒。1.2.2磁流變拋光的基本原理磁流變拋光

7、是利用磁流變拋光液在梯度磁場(chǎng)中發(fā)生流變效應(yīng)的原理，使液體迅速變硬，進(jìn)而形成Bingham流體，由其中的拋光磨粒通過(guò)機(jī)械的方式去除光學(xué)工件的表面材料。11如圖1所示，工件位于拋光輪上方，并與拋光輪之間形成一個(gè)很小的并且固定不變的距離于是工件與拋光輪之間形成了一個(gè)空隙。磁極置于工件和拋光下方，在工件和拋光盤所形成的小空隙附近形成一個(gè)高梯度磁場(chǎng)。當(dāng)拋光輪上的磁流變液隨拋光輪一起運(yùn)動(dòng)到工件與拋光輪形成的小空隙附近時(shí)，高梯度磁場(chǎng)使之凝聚、變硬，形成一塊凸起，成為粘塑性的Bingham介質(zhì)。這樣具有較高運(yùn)動(dòng)速度的Bingham介質(zhì)通過(guò)狹小空隙時(shí)對(duì)工件表面與之接觸的區(qū)域會(huì)

8、產(chǎn)生很大的剪切力，從而使工件的表面材料被去除，達(dá)到材