【摘 要】
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磁流变抛光(Magnetorheological Finishing,MRF)是一种基于电磁学、流体力学、分析化学等理论的综合技术,可以适用于各种光学表面加工。MRF技术是介于接触式抛光与非接触式抛光的一种抛光方法,与传统抛光方法相比,具有抛光精度高,去除率高且不引入亚表面损伤等优点,且无刀具磨损、堵塞现象,可实现近零亚表面损伤和纳米级精度抛光,通常可作为光学零件加工的最后一道工序。本文结合实际工
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磁流变抛光(Magnetorheological Finishing,MRF)是一种基于电磁学、流体力学、分析化学等理论的综合技术,可以适用于各种光学表面加工。MRF技术是介于接触式抛光与非接触式抛光的一种抛光方法,与传统抛光方法相比,具有抛光精度高,去除率高且不引入亚表面损伤等优点,且无刀具磨损、堵塞现象,可实现近零亚表面损伤和纳米级精度抛光,通常可作为光学零件加工的最后一道工序。本文结合实际工程需求,对MRF的影响因素进行了分析。主要包括以下几个方面内容:首先对磁流变效应进行了分析。根据流体力学、电磁场基本理论以及有限单元法分析了磁流变液在发生磁流变效应时的状态。运用有限元软件的磁场模块和流场模块对磁流变效应进行了简单的有限元分析。结果表明:在羰基铁粉磁化成链的过程中,越靠近励磁源,羰基铁粉受到的磁感应强度越大,越不易发生断裂,而在上部磁感应强度不大的地方,更容易产生断裂,继而发生颗粒链重组现象;在抛光区域外,磁流变液呈现层流均匀流动,当在产生磁流变效应之后,磁流变液的流速会增大,直至离开抛光区域,磁流变效应结束,又以层流流出。对MRF进行了抛光去除理论仿真分析。根据MRF去除理论分析了磁流变抛光过程中磨粒的受力情况,建立材料去除的模型。设想了一种平面磨削的情况,仿真分析了其影响因素,并且模拟了脆性材料表面去除的情况。运用有限元软件对棱角磨粒平面磨削的浸入角度、相对体积、水平运动距离和垂直运动距离等因素进行了仿真分析,得到了磨粒的受力情况以及材料去除量;对磨粒去除脆性材料时的浸入深度、直径大小和运动速度进行分析,得到关于材料去除应力的情况。结果表明:(1)浸入角度越大,磨粒的受力不变,但是各个方向上的材料去除量逐渐减小;相对体积越大,磨粒的受力和各个方向上的材料去除量逐渐增大;水平运动距离越大,磨粒的受力不变,但是各个方向上的材料去除量逐渐增大;浸入深度越大,磨粒的受力和各个方向上的材料去除量逐渐增大。(2)磨粒直径越大,脆性材料去除应力越大;磨粒运动速度越大,材料去除应力越小;浸入深度越大,材料去除应力越小。利用搭建的MRF实验台对各种影响因素进行实验测试和分析。分别测试了工件转速、抛光轮转速、不同羰基铁粉体积比对K9玻璃的抛光效果;进行了剪切增稠磁流变抛光的实验,利用实验仪器对抛光后的工件进行微观观察,并进行测量。结果表明:材料的去除量随着工件转速、抛光轮转速、不同羰基铁粉体积比的增大而增大;剪切增稠磁流变抛光结合了磁流变效应和剪切增稠效应,有一定的可行性。
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