大拋光模磁流變超光滑平面拋光技術(shù)研究.pdf

1、近年來，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越大，這些表面要求達(dá)到亞納米級表面粗糙度、微米級面形精度且無表面和亞表面損傷，傳統(tǒng)超精密拋光技術(shù)由于耗時、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面積小，加工效率低。
　　為解決上述問題，本文在比較分析國內(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的超光滑平面提供一種高效低廉的無損拋光加工方法，大幅增加瞬時拋光面積，顯著提高拋光效率，對磁流變平面拋光工藝進(jìn)行優(yōu)化，探討其加工機理，研制了磁流變平面拋光機床，并開展了工業(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磁的大拋光模磁流變平面拋光新方法，增大瞬時拋光面積，提高拋光效率。研究永久磁軛勵磁裝置磁場分布規(guī)

3、律，探討磁場分布對拋光模的影響，以K9玻璃為例，研究勵磁間隙、工件尺寸、拋光時間對拋光面積的影響，初步驗證永久磁軛勵磁的磁流變平面拋光加工效果。
　　(2)采用有限元分析結(jié)合正交法對永久磁軛勵磁裝置進(jìn)行了優(yōu)化，進(jìn)一步提高磁流變液中磁場感應(yīng)強度，增大氣隙上方梯度磁場寬度，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。為評估優(yōu)化效果，將優(yōu)化前后的永久磁軛勵磁裝置進(jìn)行試驗對比，對優(yōu)化前后的外部磁感應(yīng)強度、磁流變拋光模、拋光痕面

4、積及加工效果進(jìn)行測試并分析比較。設(shè)計并仿真分析具有類高斯型磁場分布的永久磁軛，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動軌跡方程，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，探討擺動軌跡、擺動行程及擺動速率等加工參數(shù)對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、勵磁間隙、鐵粉濃度等，對拋光力、表

5、面粗糙度、材料去除率和平面度的影響，并對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，分析磁流變平面拋光加工機理，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，并利用所開發(fā)的機床，針對藍(lán)寶石及石墨材料加工進(jìn)行了試驗研究。
　　(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