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1、精密磁流变抛光机床的研制康桂文张飞虎仇中军邵春平赵勇(哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001)摘要:应用磁流变抛光技术获得的表面,不仅具有较好的表面粗糙度和边缘几何形状,而且抛光面没有亚表面破坏层,并且由抛光引起的表面残余应力极小。研制了数控磁流变抛光机床,并对光学玻璃、微晶玻璃等材料进行了加工试验。关键词:磁流变抛光超精密加工DevelopmentofMagnetorheologicalFinishingMachineKANGGuiwen,ZHANGFeihu,QIUZhongjun,SHAOChunping,ZHAOYon
2、g(HarbinUniversityofTechnology,Harbin150001,CHN)光学零件的加工基本包括铣磨成型、研磨、抛光3的调节来控制。当磁流变液受到一中等强度磁场作用道工序,最终的光学表面质量由抛光决定,因此抛光是时,其表观为粘度系数增加两个数量级以上,会变成类最重要的工序。通常高质量光滑表面的抛光是以沥青似/固体0的状态,流动性消失,一旦去掉磁场,又变成或纤维等弹性材料作磨盘,配以抛光液或研磨膏来达可以流动的液体。到技术要求,但是不能满足日益迫切的非球面超精密磁流变液应用于抛光技术的原理是:载液和均匀加工的
3、要求。分散于其中的磁性介质微粒组成的均匀混合悬浮液,随着科学技术的进步,形成了许多新领域。对于在外加磁场的作用下,液体的粘度会随着磁场的增强光学加工技术,人们也不断地进行探索。20世纪90而增强,该液体会发生相变而迅速固化。磁流变抛光年代初,WilliamI.Kordonsk及其合作者发明了磁流变就是在磁流变液中加入抛光粉,利用磁流变液特有的抛光(MRF)技术,利用磁流变液在磁场中的流变性进相变现象来对工件表面进行抛光。在强磁场的作用行抛光。传统的抛光技术在进行抛光的同时在工件表下,使磁流变液在加工区域形成一个有一定硬度和弹面残
4、留破坏层,对于不规则曲面的抛光亦有很大的缺性、能承受较大剪切应力的可控的点状区域的抛光工憾。而磁流变抛光是在高强度的梯度磁场中,磁流变具。液变硬,成为具有粘塑性的Bingham介质,当这种介质下面以加工凸球面为例简述磁流变抛光原理,如通过工件与运动盘形成的很小间隙时,对工件与之接图1所示。被加工件位于抛光盘上方,并与抛光盘成触的区域产生很大的剪切力,从而使工件表面材料被一很小的固定不变的距离,于是被加工的工件与抛光去除。他是利用磁流变液的相变特性来进行抛光,属盘之间形成了一个凹形空隙。磁极置于工件和抛光盘于柔性抛光,不会在工件表
5、面形成残留破坏层,而且加的下方,在工件与抛光盘的所形成的狭小空隙附近形工效率比较高,尤其是在对不规则曲面进行抛光时更成一个高梯度磁场。当抛光盘内的磁流变液随抛光盘能体现其优越性。把磁流变引入到抛光技术中,是光一起运动到工件与抛光盘形成的小空隙附近时,高梯学加工的一次技术飞跃。度场使之凝聚、变硬,形成一带状凸起缎带,成为粘塑磁流变抛光这种新兴的光学加工方法以其加工速性的Bingham介质。这样具有较高运动速度的Bing-度快、不产生亚表面破坏层及易于实现数控等优点为ham介质通过狭小空隙时,对工件表面与之接触的区人们所接受。域产生
6、很大的剪切力,从而使工件的表面材料被去除,达到材料去除的目的。1磁流变抛光原理与微观解释工件被抛光的区域称为抛光区。工件轴除了绕自磁流变液具有大的剪切应力和良好的动力学稳定身轴线作回转运动外,还可以作以轴上某点为中心,以性和温度稳定性,其流变特性可以通过外加磁场强弱工件曲率半径为半径的摆动。于是工件表面的各个带#47#区都可以经过抛光区,从而实现对工件整个表面的材光过程中,抛光粉与磁性颗粒同时作用于工件表面,对料去除。通过控制工件表面各个带区在抛光区内的停工件材料实现机械去除。同时,水基的磁流变液中的留时间,来控制各带区材料去除
7、量,进而精修工件面水分会与玻璃中的二氧化硅发生水和作用,使玻璃的形。抛光区的大小和形状取决于很多因素,如磁流变表面层材料变软,从而使表面层的材料更容易被去除。液的成份,磁流变液被送入磁场之前的机械成型方式,一般的抛光过程认为是机械去除作用与水合(化学)工件表面被抛光部分的形状,工件进入磁流变液的深作用的共同作用。度,抛光区磁感应强度分布以及工件的机械性能等。2磁流变抛光设备研制在磁流变抛光过程中,应对这些因素加以控制,以便确保抛光区的稳定性。磁流变抛光设备可以有如下两种布置形式。磁流变液贮存在平放的抛光盘上的凹槽中,在旋转的抛光
8、盘的带动下,磁流变液进入磁场作用区域,实现对光学玻璃工件的抛光作用。这种布置方式设备简单,磁流变液在无磁场状态时容易控制。但存在着无法实现微小区域加工,抛光盘转速不能太高,被抛光工件尺寸范围太小、抛光时磁流变液的厚度无法稳定控制等缺点。并且不易实现计算机控制,加
