磁流变抛光发展历程

1999年，Rochester大学对抛光机理进行了深 入的研究，并分析了几种材料的抛光特性， 并将快速文本编辑程序引入研制了Q22系列 的计算机控制磁流变抛光机，使MRF商业 化。此后COM的研究者还研发了磁流变射 流加工方式，实验表面粗糙度为0.65nm rms。 但是，在美国商务部明确限制了磁流变抛 光设备对中国的出口。


张峰. 磁流变抛光技术的研究[D].中国科学院长春光学 精密机械与物理研究所,博士学位论文,2000 彭小强. 确定性磁流变抛光的关键技术研究[D]. 国防科 技大学，博士学位论文,2004 康桂文，磁流变抛光硬脆材料去除特性及面形控制技 术研究[D]. 哈尔滨工业大学，博士论文，2005. 程灏波，冯敬之，王英伟.磁流变抛光超光滑光学表面 [J].哈尔滨工业大学学报，2005，37（4）：42-44 王伟.面接触式磁流变抛光方法的研究[D]. 西安工业大 学，硕士学位论文,2007 孙恒五. 液体磁性磨具光整加工技术研究[D].太原理工 大学，博士学位论文,2008


2005年，程灏波、冯敬之等人提出了一种特 殊的磁性轮式磁流变抛光技术，该方法对 光学平面加工的磁场多变性提供了参考方 案。 2007年，王伟、刘卫国等人提出了基于“面 接触”式抛光思想的磁流变抛光技术，初 步设计了试验台对平面玻璃工件进行了加 工。表面粗糙度值从300nm左右降到了1nm 左右。


其材料去除率为2μm/min,经过一小时抛光 后，工件表面粗糙度降低了10倍。 1987年，Y.Satio 等人[2]又在水基的磁性液中 队聚丙烯平片进行了抛光，这种方法的缺 点是抛光压力较小，不能对较硬材料进行 抛光，而且不能对工件表面进行有效的控 制。为获得较大的抛光压力，Umehara等人 [3]在磁性液体中放入一个浮体与工件相接 触来进行抛光，使压力大大加强，收到了 良好的效果。
2.1.3磁力研抛法

磁力研抛法是T.Shinmura等人提出来的，原 理是：将被加工工件与很多磁性抛光粉接 触，在外磁场作用下，磁性抛光粉聚结在 一起形成磁粉刷，当工件与刷有相对运动 时，他们之间相互摩擦，从而实现对工件 的抛光。 以上磁场辅助抛光法要么效率低，要么不 易控制，要么产生大的下表面破坏层，总 之都存在一定的缺陷。
2.1.2磁场辅助精密抛光

磁场辅助精密抛光是八十年代初Kurobe等 人[4]提出来的，原理图如下:

柔性的橡胶垫将铜盘槽底部的磁性液体密 封，抛光液放在铜盘槽中橡胶垫的上方， 工件浸与抛光液中。在磁场作用下，磁性 液体受力并作用到橡胶垫抛光盘上，柔性 的橡胶垫抛光盘受力变形，其形状与工件 表面形状吻合来对工件进行抛光。抛光后 表面粗糙度由10μm（峰谷值）降到了几个 μm，1989年，Suzuki等人[5]用这种方法使表 面粗糙度从1500Å降低到了100Å，面形误差 从0.4μm降到了0.3μm。1993年， Suzuki等人 用这种方法对40mm直径的非球面玻璃抛光， 材料去除率达到了2-4 μm/h。


之后，白俄罗斯的Prokhorow，德国的 Deggendorf应用科技大学，韩国，日本的学 者也进行了这方面的研究工作，主要是在 该进抛光液方面。 3.我国磁流变液研究现状
我国在磁流变抛光技术的研究方面与美国 存在着相当大的差距。 2000年，张峰、余景池[9]首次将磁流变应用 于国内光整加工技术的研究，对加工工艺 和相关理论进行了初步研究。

2.2磁流变抛光技术的提出与发展

为克服磁场辅助抛光的以上缺点，90年代初， W.I.Kordonski,I.V.Prokhorov及合作者[6]将电 磁学与流体动力学理论结合于光学加工中， 发明了磁流变抛光（MRF）技术，原理图 如下：



磁流变抛光液在高强度的磁场中变成具有 粘塑性的Bingham介质，并形成缎带凸起， 当介质流经工件与运动盘形成的微小间隙 时，对工件表面与之接触的区域产生很大 的剪切力，从而使材料去除。1994年，他们 在样机上初步进行了抛光实验。[7] 1995年 ，Rochester大学的光学加工中心利 用MRF加工直径小于50mm的非球面成功得 到表面粗糙度为1nm的表面。 1996-1998年，Kordonski等人建立了材料去 除理论模型。
磁流变抛光技术发展趋势

1.磁流变抛光的原理：在磁场中，发生流变的磁
流变抛光液流经工件与运动盘形成的小间隙时， 会对工件表面与之接触的区域产生很大的剪切力， 从而使工件表面材料被去除。
Biblioteka Baidu
2.磁流变抛光方法的提出与发展


磁流变抛光并非最早将磁场应用于光学抛 光的方法。早在80年代初期，日本就有人将 磁场用于光学加工，形成了磁介质辅助抛 光法。 2.1磁介质辅助光学加工法 2.1.1磁性液体抛光 1984年，Y.Tian和K.Kawata,[1]利用磁场对浸 入磁性液体中的聚丙烯平片进行加工。原 理图如下所示：


[1] Y.tian and K.Kawata, “development of High-Efficiency fine finishing process using magneitc fluid”,Annals of the CIRP,Vol.33,217-220(1984) [2]



2004年，彭小强、李圣怡等提出了确定性磁 流变抛光技术，并对平面玻璃镜进行了光 整加工。



2004年，孙桓五提出了液体磁性磨具光整加 工法，实现了对回转类曲面工件的加工。

2005 年，康佳文、张飞虎等针对硬脆材料 的磁流变抛光及其面形控制技术进行了研 究，并将该技术应用于光学玻璃平面的数 控加工及控制。