磁流变抛光技术发展趋势及抛光工具研究
大抛光模磁流变超光滑平面抛光技术研究
（4）针对大抛光模磁流变平面抛光，建立了抛 光力、表面粗糙度及材料去除率预测模型，进行了试 验验证，深入探讨大抛光模磁流变平面抛光加工机 理。
（5）成功研制了磁流变平面抛光机床，实现了 工业化应用，颁布了技术标准，通过了技术检验及科 技成果鉴定，获得了0.794 mm3/min的最大体积去除 率、PV 1 μm的面形精度和Ra 0.3 nm的最佳表面粗 糙度。
（1）提出了大抛光模的磁流变平面抛光新方 法，用于平面的高效超光滑无损加工，把磁流变抛光 从“点域”向“面域”发展，大幅提升抛光效率，并 获得亚纳米级表面粗糙度、无亚表面损伤的超光滑平 面。
（2）提出将直线气隙形成的梯度磁场用于磁流
变平面抛光，开发并优化了永久磁轭励磁装置，产生 高强度、大面积磁场，获得直线大抛光模，保证与工 件大面积接触，抛光斑面积较传统磁流变加工增大 60倍。
论文研究成果具有很好的社会效益和应用前 景。研发的方法、工艺及装备推广应用于多家光电 生产厂商，获得用户好评，使用该方法加工平面镜 片，表面粗糙度达到Ra 1.5 nm以下，加工效率提高 了30%以上，创造了良好的经济效益。
◆广告 查询编号：2012
论文摘要
Abstract
优秀机械博士论
文奖
论文名称：大抛光模磁流变超光滑平面抛光技术研究 论文作者：湖南大学 / 王永强 指导教师：尹韶辉《研究领域：超精密及微纳制造技术与装备》
上银
随着光电通信及半导体照明技术的迅速发展， 超光滑平面元器件需求越来越大。该类器件表面要 求达到亚纳米级表面粗糙度、微米级面形精度且无表 面和亚表面损伤，传统超精密抛光技术难以兼顾效 率、成本及损伤等多方面的要求，无法适应大批量生 产。论文在对比分析国内外超光滑表面加工技术的基 础上，提出了一种大抛光模磁流变超光滑平面抛光技 术，为面形精度在微米级的超光滑平面提供一种高 效低廉的无损抛光加工方法，大幅增加瞬时抛光面 积，显著提高了抛光效率。论文的研究成果对提高我 国光电通信、半导体、LED、3C器件的加工技术水 平，建立拥有自主知识产权的高效、无损、超光滑平 整加工技术，具有重要的理论和实际意义。主要工作 及成果概括如下：
磁流变抛光技术的国内外研究现状
磁流变抛光技术的国内外研究现状国外研究方面，英国、德国等国家的一些研究机构在磁流变抛光技术上取得了一些突破。
比如，英国利物浦大学的研究人员通过对磁流变液体的流变性能进行优化，实现了对金属材料的高效抛光。
他们采用了一种增强磁场的技术，使磁流变液体的粘度和摩擦系数得到了大幅增加，从而提高了抛光效率。
同时，他们还研究了磁流变液体与工件表面之间的作用力，通过优化作用力的调整，实现了对不同材料的加工和抛光。
在国内方面，磁流变抛光技术的研究虽然起步较晚，但也在近几年取得了一些进展。
例如，中国科学院上海微系统与信息技术研究所的研究人员通过磁场控制技术实现了对玻璃材料的高精度抛光。
他们采用了一种新型的磁流变液体，该液体在磁场作用下可以实现由液体到固体的相变，从而在抛光时形成均匀的压力分布。
研究人员还利用超声波技术改善了抛光的效果，进一步提高了加工精度。
此外，我国的一些高校和科研机构也在磁流变抛光技术的研究方面发表了一些研究论文。
例如，清华大学的研究人员通过电磁场反馈控制技术，实现了对硬脆材料的微纳米级抛光。
他们设计了一种新型的磁流变闪烁抛光器，并对其进行了详细的电磁场优化设计和流体动力学分析。
实验结果表明，该装置可以实现对光学元件表面的微纳米级抛光。
综上所述，磁流变抛光技术在国内外都得到了广泛的关注和研究。
尽管目前在国内的研究还相对较少，但随着我国科技水平的不断提高和高精度制造需求的增加，磁流变抛光技术在国内的研究和应用前景将会更加广阔。
希望本文的综述能够对磁流变抛光技术的进一步研究提供一些参考和启示。
磁流变抛光技术发展
properties, and its properties can be altered with the change of external magnetic field and temperature.
Magnetorheological finishing is mainly used in the processing of optical elements. Compared with the traditional
analyzes and summarizes the key technologies. Finally, the future development of magnetorheological finishing is
prospected.
Keywords: magnetorheological fluid; ultraprecision machining; magnetorheological finishing
。引言 近年来，由于超精密产品在利基工业上的应用，其需
求大幅增加。先进的工业生产需要纳米级的表面粗糙度， 而传统的精加工方法无法生产所需的表面特性，因为它 们在加工过程中对应力控制是有限的，而且会在表面上 留下细微的裂纹和残余应力 [1]。磁流变液作为一种智能材 料，具有优良的特性:磁场作用时瞬间固化，其剪切力发 生数量级的变化;撤销磁场时瞬间成为流体。磁流变抛光 (MRF) 就是基于这种特性而发展起来的，它起初用于玻 璃的抛光，但在其他材料上的应用也有报道问。磁流变抛 光具有加工精度高、表面粗糙度小、表面损伤小、力可精 确控等优点，因而成为超精密抛光技术，具有广阔的应用 前景。
小、表面损伤小、力可精确控等优点。主要介绍了关于磁流变抛光的最新研究成果，对其中的关键技术作了分析和总结，最
磁流变抛光发展历程
[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]
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
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。
磁流变抛光发展历程
化学抛光
通过化学反应对工件表面 进行腐蚀和溶解，以达到 抛光效果。
电化学抛光
利用电化学原理，通过电 流作用对工件表面进行抛 光。
磁流变抛光技术的概念提
• 20世纪90年代，科学家们开始探索磁流变抛光技术，利用磁场控制抛光液的流变特性，实现对工件表面的高效抛光。
磁流变抛光技术的初步研究
初步研究主要集中在磁场控制、抛光液的制备和优化、以及磁流变抛光工艺等方面。
随着对磁流变现象的深入了解，科学家们逐 渐掌握了利用磁场控制流体行为的原理，为 磁流变抛光技术的诞生奠定了基础。
应用的扩展与深化
应用的领域扩展
磁流变抛光技术的应用领域不断 扩展，从光学玻璃、宝石等硬材 料抛光，逐渐拓展到金属、陶瓷、
塑料等材料的表面处理。
应用的深化
在应用过程中，磁流变抛光技术不 断被优化和改进，提高了加工精度、 效率和质量。
技术推广与应用
如何将磁流变抛光技术更 好地应用于实际生产中， 提高生产效率和产品质量。
技术的前沿与趋势
复合抛光技术
结合磁流变抛光与其他抛光技术，如化学机械抛光、超声波抛光等，以提高抛 光效果。
智能抛光系统
利用人工智能、机器学习等技术，实现抛光过程的自动控制和智能监测。
技术的前沿与趋势
• 高能束流抛光技术：利用激光、离子束等高能束流进行精 密抛光，实现超光滑表面加工。
期待建立磁流变抛光技术的标准 化体系，推动产业的规范化发展。
03
国际合作与交流
期待加强国际合作与交流，共同 推动磁流变抛光技术的进步与发 展。
05 结论
CHAPTER
磁流变抛光技术的贡献与影响
提高了抛光效率
降低表面粗糙度
磁流变抛光技术利用磁场控制抛光液的流 变特性，实现了高效、精准的抛光，提高 了加工效率。
磁流变抛光技术发展趋势及抛光工具研究
这里次 网格坐标Ｙ ｘ ｅ 基于 （ Ｉ或 （２ 的解， ＝ ｌ， ２ ） ２） 可以得 到 通过 多尺度形 函数 以及式 （１ ， 以看 到粗尺度解 能够 １） 可 多尺度形函数 的数值近解 ， 即 有效地捕捉细尺度信息。
（ ， ＝ ＋ ） ∑ ｏ） ， ） ｌ， 心 （６ ５ 小 结 ， ＇ ， ，…， （ ＝ ２ ２）
前 已有超过一万种磁流变产品上市 ， 如磁流变阻尼器 、 减震器、 行 了融合 ， 提出了较 为系统 的磁 流变抛光 理论 ， 建立 了一套较 离合器等 。 为完备 的磁流变数控抛光系统 。 ２ ０世纪 ９ ０年代初 ， ｒｏ ｓｉ Ｋｏｄ ｎｋ 及其合作 者发 明了磁流变 我 国从 ２ 世 纪 ８ ０ ０年代中期就开始进行磁性研磨加工 的 抛光技术 （ Ｆ 。磁流变抛光技术是利用磁流变液在磁场 中 ＭＲ ） 研 究 ， 华 大 学研 制 了五 轴 联 动 磁 流 变 数 控 抛 光 系 统 ， 尔 滨 清 哈 的流变性进行抛光 。与传统 的抛光技术相 比，磁流变抛光具 工 业 大 学 使 用 自行研 制 的 磁 流 变抛 光 设 备对 光 学 玻璃 和 微 晶 有 抛 光 效 率 高 、 产 生 亚 表 面 破 坏 、 合 复 杂 表 面 加 工 、 头 玻璃进行 了加工实验 ，程 灏波研 究了电磁抛 光装 置的结构设 不 适 磨 硬 度 可 调 及 加 工 过 程 零 磨 损 等 优 点 。 目前 磁 流 变 抛 光 技 术 是 计及特性， 程灏波、 张峰、 孙希 威等 人分别分析了磁流变抛光
光技术 的发展趋势进行 了分析 与展望。 关 键 词 ：磁 流 变 抛 光 抛 光 工 具 去 除 模 型 中图分 类号 ：Ｔ ｌ Ｈｌ
Ｐｅｔｎ方 程 ｒｓ ｏ
基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术综述
基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术综述磁流变抛光是一种通过利用磁流变流体的特性来实现表面抛光的技术。
它可以用于光学元件的抛光，以改善其表面质量和光学性能。
本文将综述基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术。
磁流变抛光技术利用磁流变流体的流变特性，通过调节磁场的强度和方向来控制流体的流动行为，从而实现对光学元件表面的抛光。
磁流变流体一般由磁流变材料和基础流体组成，当施加磁场时，磁流变材料会发生类似于液体变固体的相变，使流体具有较高的黏度和流变性能。
1.磁场控制技术：磁场是磁流变抛光的关键因素，磁场的强度和方向会直接影响磁流变流体的流动行为。
相关专利技术主要涉及磁场控制装置的设计和优化，如磁铁的布置、磁场的稳定性和均匀性等方面。
2.抛光材料选择和制备技术：抛光材料是磁流变抛光的另一个重要方面，它既需要具备较高的磁流变效应，又要具备适当的硬度和表面平整度，以保证对光学元件表面的均匀抛光。
相关专利技术探索了不同的抛光材料和制备方法，如磁流变材料的合成、涂覆和粒度控制等。
3.抛光工艺优化技术：磁流变抛光的工艺参数对抛光效果有着重要的影响，如磁场的强度和方向、抛光时间、抛光速度等。
相关专利技术通过设计合适的工艺参数和优化工艺流程，以提高抛光效率和表面质量。
4.表面检测和评估技术：对抛光后的光学元件进行表面检测和评估是确保抛光效果的关键步骤。
相关专利技术涵盖了不同的表面检测方法和设备，如光学显微镜、激光扫描等，以及表面质量评估的指标和标准。
基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术主要集中在磁场控制技术、抛光材料选择和制备技术、抛光工艺优化技术以及表面检测和评估技术等方面。
这些专利技术的发展为提高光学元件的表面质量和光学性能提供了重要的技术手段。
磁流变抛光技术现状与进展
第32卷 第24期2010年12月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vo l.32 N o.24 Dec.2010DOI:10.3963/j.issn.1671 4431.2010.24.034磁流变抛光技术现状与进展杨雪玲,苏 君(河南工业职业技术学院机械工程学院,南阳473009)摘 要: 详细地介绍了磁流变抛光的原理及加工特点,综述了磁流变抛光技术的国内外研究现状与研究进展,重点详细阐述了超声波磁流变复合抛光和磁射流抛光的机理和复合加工技术。
最后对磁流变抛光技术进行了前景展望,提出了今后的重点研究方向。
关键词: 磁流变抛光; 超声波磁流变; 磁射流抛光; 复合加工中图分类号: TH 706文献标识码: A 文章编号:1671 4431(2010)24 0136 04Progress of Magnetorheological FinishingYAN G X ue ling,S U Jun(Department of M echanical Engineering,Henan Poly technic Institute,Nanyang 473009,China)Abstract: T his paper first intro duces the principle and processing characterist ics of mag netorheological finishing in detail,then its research status and resear ch progress at ho me and abroad are rev iewed,especially,the paper makes emphases on ex pounding the mechanism and composite pr ocessing technology of ultr aso nic magnetorheological compound polishing (U M C)and magnetorheological jet polishing(M JP).Finally,the prospect of the M RF technique is discussed and the future key research di rection is put forw ar d.Key words: mag netorheolo gical finishing (M RF ); ultrasonic magnetor heological; magnetorheolog ical jet polishing (M JP); compound po lishing收稿日期:2010 08 19.作者简介:杨雪玲(1966 ),女,讲师.E mail:duig1964@随着现代科学技术的发展,对应用于各种光学系统中的光学元件提出了越来越高的要求。
基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术综述
基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术综述随着光电子科技的迅猛发展，光学元件的制造技术也在不断向前发展。
在光学元件的制造过程中，抛光是一个非常重要的工艺步骤，影响着光学元件的表面质量、形状精度和光学性能。
传统的光学元件抛光方法存在着一定的局限性，而磁流变抛光法则是一种新型的抛光技术，其基于磁流变效应，可以实现对光学元件的高效抛光。
本文将从磁流变抛光技术的基本原理、应用现状以及相关专利技术进行综述，以期为相关领域的研究提供一定的参考和借鉴。
一、磁流变抛光技术的基本原理磁流变效应是指在磁场的作用下，磁流变材料的流变应力发生变化的效应。
磁流变材料是一类特殊的材料，当它处于磁场中时，可以通过改变磁场的强度和方向来控制其流变应力的大小和方向。
磁流变材料具有较高的灵活性和可调节性，因此在光学元件抛光中引入磁流变材料可以实现对抛光过程的精确控制。
磁流变抛光技术主要包括以下几个步骤：首先是将磁流变材料与磨削磨粉混合物混合，形成磨削液；然后将光学元件与磨削液放置在磁场中进行抛光，通过改变磁场的强度和方向来调节磁流变材料的流变应力，从而控制抛光过程中磨损的形态和速度；最后是清洗和表面处理，以获得最终的光学元件。
磁流变抛光技术的核心在于对磁流变材料的流变特性进行精确控制，在磁场的调节下实现对光学元件表面的高效抛光。
这种技术不仅可以有效减小表面的粗糙度，提高光学元件的光学性能，而且可以实现对光学元件形状的精确修整，满足不同光学器件对表面质量和形状精度的要求。
目前，磁流变抛光技术已在光学元件制造领域得到了较为广泛的应用。
以抛光镜片为例，磁流变抛光技术可以用于调整镜片的表面形貌、提高其光学性能，使得镜片在激光器、望远镜、测量仪器等领域具有更为优越的应用价值。
磁流变抛光技术还可用于对光学晶体的表面进行抛光。
晶体制品由于材料本身的特殊性，通常具有较强的吸湿性和易溶性，采用传统的抛光方法往往难以获得理想的抛光效果，而磁流变抛光技术的可控性可以在一定程度上解决这一难题，使得晶体表面的抛光更为精细。
磁流变抛光技术的国内外研究现状
动 ，５为 磁极 。抛 光 原理 口ｆ描述 为 ：磁 流 变液 和抛 光粉 ？昆合在 一一
起组 成磁 流变 抛光 液 ，ｎ球 面光 学零件 浸没 在磁 流 变抛 光液 巾 ， １磁 流 变抛 光 液受 到 磁 场 的磁 场强 度 作 用 时 ，磁 流变 抛 光液 瞬
１一凸球面光学零件 ２一抛光粉颗粒 ３－Ｂｉｎｇｈａｍ 介质 ４一运动 盘 ５一磁极
证叫 Ｋ—ＣａｒｌｅＳｒ／ｎ测 度 的新刻 丽 中起 到 了关键 的作 用 。
［７］Ｊ．Ｚｈｏｕ ａｎｄ Ｇ．Ｂａｏ，Ａｎａｌｙｔｉｃ ｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｓｐａｃｅ［Ｊ１．Ｊ．Ｍａｄ１
３ 结 论
Ａｎａ１．Ａｐｐ１．４２２（２０１５）．１０９ｌ一１ １０２．
通 过 研 究 权 数 Ｋ 和 Ｋ—Ｃａｒｌｅｓｏｎ测 度 的 性 质 ，获 得 了 ［８１ Ｓｃｈｕｓｔｅｒ Ａ．Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｂｙ Ｂｌｏｃｈ ｆｕｎｃ！ｉｏｎｓ ｌＪｌ， ¨ｌｉｎｏｉｓ Ｊ．
１磁 流变 抛光 技术
磁 流变 抛 光技 术是使 用磁 流 变液 在磁 场 中 的流变 性进 行 抛
光光 学零 件 的 ｌ为利 用磁 流 变抛 光技 术抛 光 凸球 面光学 零
Ｐｔ：尔 意 ，ｌ为 球 面光 学零 件 ，可 以绕 球心 进行 摆 动 ，２为抛 光
粉 颗 粒 ，３为 Ｂｉｎｇｈａｍ介质 ，４为运动 盘 ，可 以沿水 平方 向进行 移
ｎａｌｅｓ Ａｃａｄｃｍｉａｅ Ｓ（：ｉｅｎｔｉａｒｕｍ Ｆｅｎｎｉ｛！Ｈｅ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ，３８（２０１ ３），
ｌ ９３－２０７．
Ｉ４１ Ｈ．Ｗｕｈｍ ａｎｄ Ｋ．Ｚｈｕ．ＱＫ ｓｐａｃｅｓ ｖｉａ ｈｉｇｈｅｒ ｏｒｄｅｒ ｄｅｒｉｖａ—
确定性磁流变抛光的关键技术研究
实验方法
实验材料和设备：本实验采用的材料为光学玻璃，设备包括确定性磁流变抛光 设备、光学显微镜、表面粗糙度测量仪等。
实验流程：本实验首先将光学玻璃进行粗磨和细磨处理，然后采用确定性磁流 变抛光技术进行抛光。在抛光过程中，通过调节磁场大小和方向以及抛光时间 等参数，实现对光学玻璃表面质量的优化。最后，对光学玻璃表面进行粗糙度 测量和光学显微镜观察，以评估抛光效果。
研究结果
通过实验和模拟计算，本次演示得到了以下研究结果： （1）所研究的磁流变 抛光机床数控系统在稳定性方面表现出较好的性能，能够抵御一定程度的外部 干扰； （2）在精度方面，所研究的数控系统加工精度较传统机床有所提升， 但与国际先进水平仍存在一定差距； （3）通过智能化技术的引入，实现了数 控系统的自主优化和控制，提高了加工效率。
为提高确定性磁流变抛光技术的适用性和降低成本，未来研究可从以下几个方 面展开： (1)材料选择：研究适用于确定性磁流变抛光技术的多元化材料，拓 展其应用范围； (2)设备优化：通过优化设备结构和控制系统，降低设备成本， 提高设备稳定性； (3)工艺参数优化：深入研究磁场大小、方向和作用时间等 参数对抛光效果的影响规律通过对比分析，
稳定性不足，容易受到外部干扰； （2）精度有待提高，难以满足高精度加工 需求； （3）智能化程度较低，无法实现自主优化和控制。
研究方法
本次演示采用了以下研究方法： （1）实验法：通过实验测试来评估磁流变抛 光机床数控系统的性能指标，包括系统的稳定性、精度等； （2）模拟计算法： 利用模拟计算来分析数控系统的动态特性和参数优化方法，以提升系统的性能； （3）理论分析法：通过对数控系统相关理论的分析和研究，提出针对性的优 化方案和改进措施。
参考内容二
磁流变抛光工艺优化及关键技术研究与应用
磁流变抛光工艺优化及关键技术研究与应用一、引言磁流变抛光工艺作为一种新型的表面加工技术，在材料加工领域取得了广泛的应用。
它利用磁流变液体的流变特性，结合磁场作用，实现对工件表面的精密抛光。
本文将就磁流变抛光工艺的优化及关键技术进行深入探讨，并探讨其在实际应用中的研究和发展。
二、磁流变抛光工艺概述磁流变抛光是一种集机械、液压、磁力于一体的新型表面处理技术，其基本原理是在磁流变液的作用下，通过控制磁场的变化，调节磁流变液的粘度，实现对工件表面的抛光。
研究表明，磁流变抛光工艺能够显著提高工件表面的光洁度和精度，并且具有能耗低、加工成本低等优点。
三、磁流变抛光工艺优化1. 工艺参数优化磁流变抛光工艺中，工艺参数的选择对抛光效果起着至关重要的作用。
磁场强度、磁流变液的粘度、工件的转速等参数的选择都会直接影响抛光效果。
通过对这些工艺参数进行优化，可以有效提高磁流变抛光工艺的效率和质量。
2. 磁流变液的选择和优化磁流变液作为磁流变抛光的重要工作介质，其性能直接关系到抛光效果。
对磁流变液的选择和优化是磁流变抛光工艺优化的关键之一。
在实际应用中，需根据工件的材料特性和抛光要求，选择合适的磁流变液，并通过磁流变液的稳定性、粘度、流变特性等性能进行优化。
4. 抛光头设计与优化抛光头是磁流变抛光设备中的关键部件，其设计与优化直接影响着抛光效果。
通过合理设计抛光头的结构和参数，可以实现对工件表面的精密抛光，提高抛光效率和质量。
四、磁流变抛光工艺关键技术研究与应用1. 磁流变抛光的自动化控制技术为了提高磁流变抛光的生产效率和稳定性，磁流变抛光设备需要具备自动化控制技术。
通过对磁场、磁流变液流量、工件转速等参数进行智能控制，可以实现抛光过程的自动化和精密控制。
2. 磁流变抛光的在线检测技术在线检测技术是磁流变抛光工艺中的关键技术之一，通过对抛光过程中工件表面质量的实时监测和检测，可以及时发现问题并进行调整，保证抛光效果的稳定和一致性。
磁流变抛光技术的研究现状及其发展
【磁流变抛光技术的研究现状及其发展】1. 引言磁流变抛光技术是一种新兴的抛光加工技术，利用磁流变液体的独特性能，结合磁场控制的方法，对工件进行抛光和表面处理。
它能够实现高效、精密、环保的加工，受到了广泛关注和研究。
本文将深入探讨磁流变抛光技术的研究现状及其未来发展。
2. 磁流变抛光技术的原理磁流变抛光技术是基于磁流变液体的特性，利用外加磁场改变磁流变液的流变性能来实现对工件表面的加工。
通过控制磁场的强度和方向，可以实现对抛光压力和速度的精确调节，从而实现不同表面质量的加工。
3. 研究现状目前，磁流变抛光技术已经在微机械加工、光学元件加工、航空航天加工等领域得到了广泛应用。
国内外的研究机构和企业纷纷投入到磁流变抛光技术的研究中，不断推动着该技术的发展。
磁流变抛光技术已经取得了一系列突破，不仅在加工效率上有了显著提高，而且在工件表面质量和加工精度上也取得了革命性的进展。
4. 技术挑战与解决方案然而，磁流变抛光技术在实际应用中还存在一些挑战，如磁场控制精度、磁流变液稳定性、工艺参数优化等方面仍有待提升。
针对这些挑战，研究人员提出了一系列解决方案，包括新型磁流变液体的研发、先进的磁场控制技术、智能化的加工系统等，为磁流变抛光技术的发展提供了新的动力。
5. 未来发展趋势随着科技的不断进步和市场需求的不断扩大，磁流变抛光技术有望迎来更广阔的发展空间。
未来，研究人员将继续加大对磁流变液体性能的研究和开发，不断提升磁场控制技术的精度和稳定性，并探索磁流变抛光技术在新领域的应用，如医疗器械、新能源材料等领域。
相信在不久的将来，磁流变抛光技术将会成为制造业新的突破口。
6. 个人观点作为一种新兴的抛光加工技术，磁流变抛光技术具有巨大的潜力。
我对其发展充满信心，并期待它能够为工件加工带来全新的革命性改变。
相信随着科技的不断进步，磁流变抛光技术将会成为未来制造业的重要发展方向之一。
7. 总结磁流变抛光技术在取得显著成就的也面临着一些挑战和问题。
基于环形磁流变抛光技术的超光滑抛光研究的开题报告
基于环形磁流变抛光技术的超光滑抛光研究的开题
报告
标题：基于环形磁流变抛光技术的超光滑抛光研究
研究背景
随着现代科技的不断发展，光学元件的制造精度要求也越来越高。
超光滑表面的制造成为现代光学制造领域的重要研究方向之一。
传统的光学加工方法存在一定的缺陷，如在加工细节和边缘处容易出现过度磨损、表面形状不精确等问题。
因此，寻找新的超光滑表面加工方法，具有实际意义和社会价值。
研究内容和方法
本研究选用环形磁流变抛光技术作为研究手段，通过调节磁场力度和旋转速度等因素，对样品进行加工，研究环形磁流变抛光技术在制造超光滑表面方面的效果。
同时，根据样品的材料、制造工艺等因素，优化参数设置，以达到最佳的加工效果。
研究意义
本研究将为超光滑表面的制造提供一种新的加工方法，对光学制造领域具有重要意义。
同时，研究过程中的优化算法将为相关研究提供一定的参考价值，有望推动光学制造领域的技术进步。
研究计划
第一阶段（1-3个月）：文献综述，熟悉环形磁流变抛光技术的相关研究进展及仪器设备的具体操作方法。
第二阶段（4-6个月）：设计实验样品及制备流程，优化参数设置，开展环形磁流变抛光技术的加工实验。
第三阶段（7-9个月）：分析实验数据，优化算法及参数设置，提高加工效果，探究环形磁流变抛光技术的材料适用性及加工精度。
第四阶段（10-12个月）：总结分析，撰写论文，进一步探究环形磁流变抛光技术的发展前景及其在光学制造领域中的应用。
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[4] T.Y. Hou, X.H. Wu. A multiscale finite element method for elliptic problems in composite materials and porous media, Journal of computational physics, 1997,13:169~189.
图 1 手持式磁流变抛光机内部结构 如图 1 和图 2 所示，绕有线圈的软磁体铁心构成了电磁 铁，随着线圈电压的变化，电磁铁的磁场发生变化。当工具端 部浸入磁流变液时，在工具端部的磁流变液的表观黏度也发 生变化，随着电磁铁的旋转发生旋转运动，对工件进行抛光作 业。工具端部为凹形结构，有保持磁流变抛光液的作用。工 具的旋转运动由直流电机提供。直流电机与电磁铁之间由连 轴器连接。对于旋转运动的电磁铁的供电，采用电刷供电的 方式。电磁铁线圈的两端连在电刷上，电刷与镶嵌于外壳中
知道了多尺度形函数 之后，则可以得到单元 K 的粗尺 理论基础。
度有限元矩阵
（27） 参考文献： （28） [1] X.Frank Xu. A multiscale stochastic finite element method源自则全局矩阵 H 和 F 分别为
on elliptic problems involving uncertainties,2007. [2] X.Frank Xu..A stochastic computational method for evaluation
（3）构造可变磁场，以磁场的变化控制抛光头抛光压力的 分布，进而获得抛光区域内均匀的材料去除。
磁流变液是一种智能材料，它的流变效应是可控的，充分 利用其可控性，获得可控的抛光工具，使抛光作业纳入自动化 范畴，将使材料的超精加工更上一个新台阶。
（基金项目：浙江省新苗人才计划，浙江师范大学博士科 研启动基金。）
由于现有抛光设备不能抛光复杂面型、微小工件以及工件 的微小区域，因此研制出一款小型的灵活的抛光设备便成了 一项有意义的工作。基于此，作者开发了一款手持式磁流变 抛光机，如图１所示。
的两铜环相连，铜环通过导线与电源相连。 抛光作业时，根据所要抛光的区域选择合适直径的抛光
头。调节旋钮使得电磁线路处于导通工作状态。根据抛光精 度要求手动调整抛光间隙，致使其达到最佳抛光效果。之后 注入磁流变抛光液，使磁流变液循环流动，稳定后调节旋钮， 即调节工具的转速，从而进行抛光作业。
参考文献： [1] 杨仕清，彭斌，等.复合智能材料磁流变液的制备及流变性
质研究[J].材料工程，2002,(9). [2] Kordonski Wm I. Adaptive Structures Based on Ma
gnetorheological Fluids. Proc 3rd Int Conf, Adaptive Struct, edWada, Natori and Breitbach, San Diego, CA,1992，13-17. [3] 孙希威，康桂文，等.磁流变液抛光去除模型及驻留时间算 法研究[J].机械加工工艺与装备，2006. [4] 孙希威，张飞虎，等.磁流变抛光光学曲面的两级插补算法 [J].光电工程，2006.
（29）
of global and local behavior of random elastic media,2004.
通过 Galerkin 变分方法得到粗尺度有限元方程为
（30）
这里
（31）
其中 N 表示粗尺度节点总数。若引入 Lagrange 多项式，
[3] 杨梅. 复合材料液态成型工艺与性能的模拟及其计算方法 研究[D]. 博士论文，2007.
光技术的发展趋势进行了分析与展望。
关键词：磁流变抛光 抛光工具 去除模型 Preston 方程
中图分类号：TH11
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2010）09-071-02
1 引言 磁流变液是一种智能材料，它是由高磁导率、低磁滞性的
微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。在一定 的磁场强度范围内，磁流变液的表观黏度与磁场强度有关，这 种现象称为磁流变效应。磁流变效应是 Rabinow 在 1948 年发 现的，经过诸多学者的不断努力，磁流变液的性能得到了很大 的提高，已经广泛应用于产品开发与应用。据不完全统计，目 前已有超过一万种磁流变产品上市，如磁流变阻尼器、减震器、 离合器等。
文献[4]研究表明，磁流变抛光对材料的去除服从 Preston 方程，材料去除量可表示为：R=KPVT
式中：K 为 Preston 系数；P 是磁流变抛光头对工件表面的 抛光压力；V 是柔性磨头与工件表面的相对运动速度；T 是抛 光时间。
在模型中，磁流变液对工件的抛光压力由流体动压力、磁场 产生的压力、磁流变液的浮力组成，其中磁流变液的浮力影响 较小，可以忽略不计。 3.3 磁流变抛光设备的开发
加工行业一次新的飞跃。 2 磁流变抛光技术的发展历程
前苏联从 20 世纪 60 年代开始对磁性研磨加工进行大量 的研究，在磁性磨料的制备方法和制备工艺上做了很多工作。 80 年代在日本形成了磁介质辅助抛光方法。同期，美国 Rochester 大学推出了 Q22 型磁流变抛光装置，可以抛光中小口 径非球面元件。之后他们将流体动力学与磁流变抛光技术进 行了融合，提出了较为系统的磁流变抛光理论，建立了一套较 为完备的磁流变数控抛光系统。
有效地捕捉细尺度信息。
（26） 5 小结
表示 p 或 l。由于各个单元多尺度形函数的构建是相互
多尺度随机有限元法是以多尺度随机变分方法和多尺度
独立的，细尺度上的构建过程特别适合并行计算。
形函数为基础的，本文主要介绍了随机变分法，多尺度形函数
4 粗尺度解
的构建以及粗尺度和细尺度解，为以后的进一步研究奠定了
该抛光工具小巧方便，可用于微小工件，大型工件的狭小 区域的抛光，可以弥补大型抛光设备的局限性，具有较好的应 用前景。
图 2 磁流变抛光机的内部供电机构 1-软磁体铁芯； 2-外壳； 3-线圈； 4-外壳； 5-直流电机； 6-电源系统； 7-旋钮 1； 8-旋钮 2； 9-手柄； 10-联轴器； 11-电源线； 12-电刷； 13-铜环； 14-工具端部（抛光头） 5 磁流变抛光技术发展趋势探讨
目前磁流变抛光技术正逐步实用化，不断有新型抛光设 备出现。美国 Rochester 大学推出的 Q22 型磁流变抛光装置。 哈尔滨工业大学开发了磁流变抛光实验设备。东莞市辉碟自 动化科技有限公司生产了菲博士数控磁流变抛光机，商品化 数控磁流变抛光机的诞生标志着磁流变抛光技术真正进入实 用阶段。 4 手持式磁流变抛光工具的开发
20 世纪 90 年代初，Kordonski 及其合作者发明了磁流变 抛光技术（MRF）。磁流变抛光技术是利用磁流变液在磁场中 的流变性进行抛光。与传统的抛光技术相比，磁流变抛光具 有抛光效率高、不产生亚表面破坏、适合复杂表面加工、磨头 硬度可调及加工过程零磨损等优点。目前磁流变抛光技术是 国内外学者研究的一个热点，研究领域从简单的平面抛光到 自由曲面抛光，从硬脆材料抛光到难加工金属表面的抛光等 领域，范围越来越广。可以说磁流变抛光技术将带给机械精
磁流变抛光由于其能耗低，去除特性优异，磨料无磨损等 优点，具有极大的市场价值和广阔的应用前景。根据磁流变 液的特性，作者认为目前磁流变抛光技术的潜力尚未得到充 分的发掘，可以在以下方向做一些深入的研究:
（1）研究磁流变抛光的作用机理，明晰抛光液成分变化对 抛光效果的影响，建立定量的实验模型。
（2）建立抛光区域磁场分布模型，得到磁场变化与去除率 的关系模型。
（23）
（30）可简化成解耦方程序列
这里的次网格有限元矩阵 通过未知函数 在多项
（32）
式形函数 的局部空间上的投影得到的，即
其中
（33）
（24）
（34）
或
（25）
（35）
这里次网格坐标
，基于（21）或（22）的解，可以得到
通过多尺度形函数以及式（11），可以看到粗尺度解能够
多尺度形函数 的数值近似解，即
与 科研探索 知识创新
磁流变抛光技术发展趋势及抛光工具研究
□ 张立锋 贺新升
（浙江师范大学工学院 浙江·金华 321000）
摘 要：针对磁流变抛光技术的研究现状，主要对磁流变抛光技术的原理及应用、产生与发展、当前磁流变抛光
研究的重点及其得到的成果等方面进行了归纳总结。介绍了自行开发的手持式磁流变抛光工具，并对磁流变抛
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—— 科协论坛 · 2010 年第 9 期（下） ——
—— 科协论坛 · 2010 年第 9 期（下） ——
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与 科研探索 知识创新
3 当前磁流变抛光技术研究重点 当前，磁流变抛光技术的研究热点主要集中在以下几个方面：
3.1 磁流变抛光机理及影响因素研究 影响磁流变抛光效果的因素很多，很多学者在此方面进
行了大量的研究工作。长春光学精密机械与物理研究所研究 了工件的曲率半径、工件浸入磁流变抛光液中的深度、工件轴 的摆角等因素对磁流变抛光的抛光区域大小和形状的影响情 况。在此基础上，阐明了抛光时间、运动盘的速度、工件与运 动盘形成的间隙大小、磁场强度等几种重要的工艺参数对磁 流变抛光材料去除率的影响规律。文献[3]研究了抛光驻留时 间，抛光头形状，磨料种类，粒度等因素对抛光效果的影响，这 些为今后实现磁流变抛光的各种工艺参数的最佳匹配，使该 技术更加趋于成熟有着重要的意义。 3.2 磁流变抛光去除模型的研究