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(TheInstituteofMechanicalandElectricalEngin

2、eer,Xi'anTechnologicalUniversity,Xi’an710032,China)Abstract:Thispaperfirstintroducestheprincipleofmagnetorheologicalfinishing,thenitsresearchstatusandprogressathomeandabroadarereviewed.Astandardisalsosuggestedforevaluationoffluidfinishingofopticalglass.Theeleme

3、ntsofMRfluidwerechosenaccordingtothestandardandMRfluidwaspreparedforopticalfinishing.Finally,theprospectoftheMFRtechniqueisdiscussed.Keywords:magnetorheologicalfinishing;magnetorheologicalfluid;opticalmachining1引言：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對應(yīng)用于各種光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)元件提出了越來越高的要求。通常情況下，要求

4、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題，11與傳統(tǒng)的拋光技術(shù)相

5、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)及加工過程零磨損等優(yōu)點(diǎn)。目前磁流變拋光技術(shù)是國內(nèi)外學(xué)者研究的一個(gè)熱點(diǎn)，研究領(lǐng)域從簡單的平面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，范圍越來越廣?？梢哉f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運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)

6、生的作用于工件表面上的很大的剪切力，來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評價(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)磁場消失時(shí)，磁敏微粒又恢復(fù)到原來的自由無序狀態(tài)，從而恢復(fù)流體的性能，液——固相互轉(zhuǎn)化的過程在毫秒就就能完成。磁流

7、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，拋光磨粒在拋光過程中對工件起到機(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是利用磁流變拋光液在梯度磁場中發(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

8、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。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)通過狹小空隙時(shí)對工件表面與之接觸的區(qū)域會(huì)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