磁流变抛光KDP去除机理实验研究

针对KDP晶体质地软、脆性高、易潮解等不利于加工的材料特性,提出了基于潮解原理的无磨料非水基磁流变抛光新工艺,获得了表面粗糙度PV=13.7nm,Rms=1.1nm的超光滑表面。通过分析得出新型磁流变抛光通过溶解作用完成材料去除;实验证明新型液体抛光过程中,溶解作用占主导地位,机械去除作用很小,可忽略不计;去除效率随抛光区域剪切应力增大而增大,而正压力分布对去除效率没有影响。     

KDP晶体潮解抛光行程的分析

在对KDP晶体潮解抛光原理进行阐述的基础上，对KDP晶体潮解抛光过程进行了运动学分析，得到了KDP晶体表面上一点相对于抛光垫的抛光行程的表达式。根据抛光行程表达式和计算条件，分别计算了载样盘转数、载样盘圆心与抛光垫圆心之间的水平距离、载样盘圆心与其摆动圆心之间的水平距离、摆动周期取不同值时KDP晶体表面上一点相对于抛光垫的抛光行程，并绘制了抛光行程曲线，通过对抛光行程曲线的分析，得到了这些参数对抛光行程的影响规律。     

离子束抛光热场数值仿真分析

本文采用有限元分析软件ANSYS模拟了离子束加工KDP晶体表面的温度场和热应力场分布。入射表面温度随离子束作用时间增加而增加并随离子束扫描周期呈现周期性变化。工件表面热应力受温度变化影响呈现一定的周期性,且压应力大于拉应力。仿真结果为进一步优化KDP晶体离子束抛光过程中的工艺参数,减小加工中热效应的不利影响提供一定的理论指导。     

KDP晶体的磁流变抛光工艺研究

研究了磁流变液中水含量对KDP工件表面粗糙度的影响;通过在磁流变液循环系统中控制磁流变液的参数,实现了去除函数的稳定,为修形工艺奠定了基础;在自研的KDMRF-200磁流变机床上进行修形实验,口径为Φ75mm的KDP工件面形精度由0.936λ(PV)收敛到0.321λ(PV),低频误差明显改善。     

磁流变液流变性能测试系统的研究

介绍了一种专门用于磁流变液流变性能测试的装置,该装置能满足磁流变抛光中不同磁场方向下的剪切屈服应力的测量,并通过实验验证了该装置的可靠性。     

光学元件抛光亚表面损伤实验研究

设计光学元件抛光亚表面损伤检测实验,使用原子力显微镜(AFM)检测传统抛光亚表面塑性划痕与磁流变抛光亚表面塑性划痕的最大深度,通过比较验证磁流变抛光对亚表面塑性划痕的抑制能力;同时利用二次离子质谱仪的深度剖析功能检测磁流变抛光石英样件后表面水解层的深度,指出磁流变抛光属于低损伤性抛光技术。     

复杂结构薄壁件小直径永磁球头磁流变抛光技术

针对一种复杂结构薄壁件的结构特点和加工精度要求,在磁流变抛光原理的基础上,设计了小直径永磁球头的加工工艺。本文详细分析了工件的磁流变抛光工艺要求,并在此基础上确立了工件的小直径永磁球头磁流变抛光加工方法。通过自行研制的磁流变抛光机床对工件进行加工验证实验,经过加工工件的表面粗糙度由645.8nm减小到18.7nm,表明了采用小直径永磁球头磁流变抛光方法对工件进行抛光,可以得到较好抛光表面质量,达到了工件的精度要求,进而验证了该方法的正确性。     

离子束加工KDP晶体材料表面粗糙度演变

针对KDP晶体材料在离子束加工时晶体表面粗糙度变化情况进行了研究,研究了束电压和束电流的大小对KDP晶体表面粗糙度的影响,采用PSD功率谱分析方法探究了KDP晶体在离子束加工前后表面粗糙度频域分布及其演变情况,研究结果表明KDP晶体表面粗糙度的变化不仅与加工工艺参数有关还与材料本身性质有关,在采用较大入射角时可以使晶体表面的高频段误差得到改善.     

倒置式磁流变抛光装置的设计与研究

针对大尺寸工件的抛光加工特点,设计了倒置式的磁流变抛光装置。详细阐述了符合磁流变抛光要求的磁场发生装置的设计原理,并对抛光区域磁场进行了理论分析、软件仿真和优化。     

光学元件抛光用水基磁流变液稳定性研究

在介绍磁流变抛光原理的基础上,分析了磁流变液所应具备的特性.通过配方试验配置了磁流变液,并对其稳定性进行了研究.配置出了沉降率达到8%且具有良好抗团聚稳定性的磁流变液,满足了光学元件抛光的要求.最后提出了进一步提高磁流变液稳定性应采取的几种可行性方法.     

单点金刚石铣削KDP晶体实验研究

通过实验研究了KDP晶体铣削加工的切削力特性,分析了切削深度、进给量对切削力的影响,并对KDP晶体和铝合金的切削力进行了比较。结果表明,在不影响加工表面质量的前提下,可以适当加大切削深度和进给量从而提高切削效率。     

磁射流抛光中磁场的分析与设计

介绍了一种新型抛光技术——磁射流抛光中磁场对磁流变液粘度的影响,设计了相适应的磁场形式,重点分析了铁磁喷嘴头部形状对磁场的影响,并通过ANSYS有限元软件仿真了结构形状对磁场空间特性的影响。     

Anhydrous based shear-thickening polishing of KDP crystal

Based on the special physical–chemical characteristics of optical crystal in the field of aeronautics, a new anhydrous based shear-thickening polishing (ASTP) method has been proposed to restrain deliquescence and to improve physical properties for KDP machining. The ultra-precision polishing of KDP crystal is completed by ASTP. A kind of anhydrous based thickening polishing slurry (ATPS) was proposed in our work, and high-performance rheological properties were determined to achieve the ASTP of KDP crystal. A material removal model of ASTP in KDP machining is established, followed by the verification experiment of the prediction model. The maximum error of the predictive model is only 9.8%, which proves the validity of the material removal model for KDP polishing. The polishing experiments were carried out on the polishing platform developed by ourselves. The results show that the new polishing method can polish 20 mm × 20 mm × 5 mm KDP crystal and obtain a super-smooth surface with a surface roughness of 1.37 nm and high shape accuracy. The surface accuracy of polished KDP crystal reaches up to 0.68λ (RMS). The experimental results show that the ASTP is a potential ultra-precision machining method for KDP crystal.     

盘型磁流变流体阻尼器悬臂转子系统响应时间测试

在不同的磁流变流体、激励方式、转子转速以及磁场强度情况下系统地测量了盘型磁流变流体阻尼器悬臂转子系统的响应时间。结果发现转子系统的响应时间由初始响应时间、快速响应时间和慢变响应时间3部分组成。转子系统的初始响应时间一般小于100ms,快速响应时间一般在50～400ms的范围内,两者均不可能为几个毫秒。初始响应时间及快速响应时间不仅与磁场强度、磁流变流体的组分和转子转速有关,而且还与激励方式有关。突加电流过程中的响应时间比去掉电流过程中的响应时间短。无论是在突加电流还是在去掉电流的过程中,都存在着一个由磁化或去磁过程引起的初始滞后时间。      

磁流变弹性体砂轮抛光镍基高温合金表面完整性研究

为了改善磨削后镍基高温合金GH4169的表面完整性,本文采用磁流变弹性体砂轮对镍基高温合金GH4169进行抛光试验研究。首先,通过模压成型的方法制备了磁流变弹性体砂轮,并对其表面微观形貌及不同磁场强度下的硬度进行了表征。其次将制备出的磁流变弹性体砂轮用于对镍基高温合金GH4169的抛光工艺试验中,并讨论抛光工艺参数中磁场强度对镍基高温合金表面完整性的影响。试验结果表明：在一定的磁场强度范围内,零件抛光后的表面粗糙度和显微硬度随着磁场强度的增大而减小,同时增大磁场强度也有利于改善零件的表面形貌,减少砂轮的磨损量,降低零件磨削后的亚表面损伤层厚度。     

机床定位精度对磁流变抛光的影响分析

根据KDMRF-1000磁流变抛光机床的结构形式,建立机床坐标系.对机床进行运动求解,得到磁流变抛光机床后置处理算法模型.在此模型的基础上,分析了机床各轴定位精度对磁流变抛光加工的影响,进行仿真分析,得到了误差的影响规律和对机床的定位精度要求.