大拋光模磁流變超光滑平面拋光技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著信息電子技術(shù)、光電技術(shù)及半導(dǎo)體照明技術(shù)的迅速發(fā)展，超光滑平面元器件需求越來(lái)越大，這些表面要求達(dá)到亞納米級(jí)表面粗糙度、微米級(jí)面形精度且無(wú)表面和亞表面損傷，傳統(tǒng)超精密拋光技術(shù)由于耗時(shí)、成本高、易產(chǎn)生表面損傷，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。磁流變加工被認(rèn)為是一種極具前景的獲取低損傷鏡面的技術(shù)手段，然而，傳統(tǒng)磁流變加工方法拋光點(diǎn)面積小，加工效率低。
　　為解決上述問(wèn)題，本文在比較分析國(guó)內(nèi)外超光滑表面加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種大拋

2、光模磁流變超光滑平面拋光技術(shù)，為面形精度在微米級(jí)的超光滑平面提供一種高效低廉的無(wú)損拋光加工方法，大幅增加瞬時(shí)拋光面積，顯著提高拋光效率，對(duì)磁流變平面拋光工藝進(jìn)行優(yōu)化，探討其加工機(jī)理，研制了磁流變平面拋光機(jī)床，并開(kāi)展了工業(yè)化應(yīng)用方面的探索，制定了相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)了科技成果鑒定。主要工作及成果概括如下:
　　(1)提出了直線氣隙永久磁軛勵(lì)磁的大拋光模磁流變平面拋光新方法，增大瞬時(shí)拋光面積，提高拋光效率。研究永久磁軛勵(lì)磁裝置磁場(chǎng)分布規(guī)

3、律，探討磁場(chǎng)分布對(duì)拋光模的影響，以K9玻璃為例，研究勵(lì)磁間隙、工件尺寸、拋光時(shí)間對(duì)拋光面積的影響，初步驗(yàn)證永久磁軛勵(lì)磁的磁流變平面拋光加工效果。
　　(2)采用有限元分析結(jié)合正交法對(duì)永久磁軛勵(lì)磁裝置進(jìn)行了優(yōu)化，進(jìn)一步提高磁流變液中磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度，增大氣隙上方梯度磁場(chǎng)寬度，增大磁流變拋光模的屈服應(yīng)力及工件與拋光模之間的接觸面積。為評(píng)估優(yōu)化效果，將優(yōu)化前后的永久磁軛勵(lì)磁裝置進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，對(duì)優(yōu)化前后的外部磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁流變拋光模、拋光痕面

4、積及加工效果進(jìn)行測(cè)試并分析比較。設(shè)計(jì)并仿真分析具有類高斯型磁場(chǎng)分布的永久磁軛，消除拋光痕兩側(cè)犁溝。
　　(3)提出了直線擺動(dòng)磁流變平面拋光方法，勻化材料去除量分布，改善平整度。建立工件在磁流變拋光模上的運(yùn)動(dòng)軌跡方程，以該軌跡方程為基礎(chǔ)建立材料去除量分布數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行仿真分析，探討擺動(dòng)軌跡、擺動(dòng)行程及擺動(dòng)速率等加工參數(shù)對(duì)磁流變平面拋光加工性能的影響。
　　(4)系統(tǒng)研究工藝參數(shù)，包括工作間隙、勵(lì)磁間隙、鐵粉濃度等，對(duì)拋光力、表

5、面粗糙度、材料去除率和平面度的影響，并對(duì)磁流變平面拋光加工工藝的亞表面損傷消除效果進(jìn)行了檢測(cè)，分析磁流變平面拋光加工機(jī)理，建立法向力、切向力、表面粗糙度及材料去除率的數(shù)學(xué)模型。
　　(5)研制了磁流變平面拋光機(jī)，并利用所開(kāi)發(fā)的機(jī)床，針對(duì)藍(lán)寶石及石墨材料加工進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
　　(6)應(yīng)用大拋光模磁流變平面拋光方法加工K9玻璃，獲得了0.794mm3/min的最大體積去除率、PV1μm的面形精度和Ra0.6nm的表面粗糙度;加