液体喷射抛光技术(1)论文

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1、液体喷射抛光技术方慧郭培基余景池（苏州大学现代光学技术研究所苏州 十梓街 1 号 215006）摘要：从实验出发，研究了液体喷射抛光技术抛光区的形状特征及材料的去除机理，得到垂直喷射时材料去除区域呈W 型的环状分布结构的现象，并运用射流与冲击理论对这一现象做了详细分析。根据实验结果，得出了磨料粒子的碰撞剪切作用对材料的去除占主导而直接冲击作用则居于次要地位的结论。同时，通过实验研究了液体喷射抛光各工艺参数与工件材料去除量之间的关系，总结得出液体喷射抛光材料去除的规律，由实验结果，得到了液体喷射抛光最佳参数组合。关键词：喷射；抛光；去除机理；剪切Fluid Je

2、t PolishingFANG Hui， GUO Peiji,YU Jingchi（Modern optical technology Institute, Soochow University Suzhou Shizi Street 1215006）Abstract: Characteristics of the polishing area by Fluid Jet Polishing (FJP) and removalmechanism of material are investigated in the experiment. The phenomeno

3、n that the removal areapresents the ring structure of W-shape is obtained. Then the reasonable explanation is given withthe jet and impact theories.According to the experimental results, we conclude that in theprocess of FJP collision and shear play a dominant role in the removal of ma

4、terial, while impactplays a subordinate role. Then based on experiment, the relation of the process parameters of FJPwith the removal rate of the workpiece is investigated, and its rule is summarized and educed thebest parameters of FJP.Key words: fluid jet；polishing；removal mechanism；

5、shear引言随着科学技术的进步以及各个交叉学科的发展，出现了许多新领域，形成了很多新技术。其中液体喷射抛光(Fluid Jet Polishing，简称 FJP)技术正是集流体力学、机械制造、表面技术于一体的应用于先进光学制造业的新思路与方法。它是利用由小喷管喷出的混有磨料粒子的高速抛光液作用于工件表面，借助于磨料粒子的高速碰撞剪切作用达成材料去除的目的。通过控制液体喷射的压力、方向及驻留时间等量来定量修正被加工件面形的新型光学加工工艺。较之于传统的抛光技术，液体喷射抛光的优点在于：它的加工工具是液体状的，不存在抛光盘磨损情况，去除函数保持恒定，面形精度易于控制；

6、并且由于在加工过程中抛光液不断循环流动，能保证抛光工件温度不变，同时还能自动清除加工下来的碎屑；抛光头是一很小的液体柱，能适合各种形状工件的抛光，抛光特性不受工件位置的影响，像工件局部地区是否适配以及边缘效应等，应用范围较广。目前国内外在这方面的研究还处于起步阶段。荷兰 Delft 大学的 O.W.Fähnle 和 H.vanBrug 等人曾进行过研究，其实验结果表明：利用液体喷射抛光，可使平面样板玻璃(BK7)的表面粗糙度由初始的 475nm (Ra)降到 5nm。他们的实验结果说明液体喷射抛光应用于精密光学加工方面是可行。本文将以实验为基础，研究液体喷射抛光被加

7、工区的形状特征、材料的去除方式及去除机理；同时通过对各工艺参数与抛光区形状特征及材料去除量的关系的探方慧苏 州 大 学 现 代 光 学 技 术 研 究 所 136#215006Tel:0512-65113415394E-mail:讨，研究液体喷射抛光技术材料去除的规律特征及最佳的参数组合。１正文１.1 液体喷射抛光实验设计液体喷射抛光简易装置如图 1 所示：混有磨料粒子的磨液经高压泵加速后，以极高的速度从喷管喷出，射向工件表面，与工nozzle件发生碰撞，对工件表面进行抛光。碰撞结束后，磨料粒子随水流回流到workpiece收集器，循环往复，可对工件进行