光学元件滚轴式磁流变抛光装置开发及其试验研究

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超精密加工技术是光电子器件制造中的支撑技术,广泛应用于航空航天、电子通信、生物工程、信息技术等领域,并取得了卓越的发展,已经成为高竞争企业中的重要研究内容。磁流变抛光技术是精密机械加工技术中最有效的高表面质量和高形状精度的形成手段之一,它也是在超精密切削和镜面磨削加工后进一步提高表面质量的最佳工序。磁流变液是一种新兴材料,未加磁场时,磁流变液就如普通流体一样。加上一定强度磁场后,磁流变液会迅速变为具有粘塑性的Bingham介质,磁场消失后又可以变回为流动的液体。磁流变液具有屈服应力高、易于再分散、响应时间快、工作温度范围宽等特点,是研发新一代可控抛光装置的理想材料。根据磁流变液的以上特性,它可应用于需要依靠磁场所控制的仪器设备,如磁流变阻尼器、制动器以及抛光装置等。国内外关于磁流变抛光进行了大量的研究,但是仍有一些问题需要得到解决。因此对于磁流变抛光的研究依然有着重要的意义。本文针对磁流变抛光装置展开了以下研究,论文的主要内容包括:(1)通过阅读大量文献,介绍磁流变液的特点及用途。对国内外磁流变抛光的研究现状进行阐述,确立了课题的研究意义。(2)对磁流变抛光液的组成及性能进行介绍,提出滚轴式磁流变抛光方法并介绍其原理。基于Preston方程,介绍了磁流变抛光数学模型。提出滚轴式磁流变抛光试验台方案,对装置中的每个零部件进行设计。通过对装置中的标准件进行型号选择,对非标准件进行加工,最终组装成滚轴式磁流变抛光试验台。(3)对抛光装置内的磁场进行分析,提出不同的磁场方案,最终通过分析结果选择其中一种磁场方案。传动机构决定了抛光装置在运行过程中的动力传递,对传动机构中的蜗轮蜗杆进行静力学分析以及接触分析,分析结果满足要求,从而保证了装置在运行过程中的安全平稳性。(4)独立制备磁流变抛光液,用所设计的试验台对K9玻璃进行抛光试验。试验过程中改变多种参数,最终选取各项最优参数进行试验。对比抛光前后的表面形貌可得,抛光后K9玻璃的表面质量有了很大改善,所设计的抛光装置满足抛光要求。
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