基于杂质元素控制工艺降低熔石英元件损伤密度实验研究

为降低熔石英元件的损伤密度,本文提出了磁流变抛光与HF酸刻蚀组合工艺降低杂质元素含量的方法。对熔石英样品进行磁流变抛光和HF酸刻蚀,测试表面的杂质元素相对含量以及355nm激光辐照下的损伤密度。磁流变抛光后,熔石英元件表面的Ce元素相对含量由2694当量降至10当量以下,但Fe元素相对含量由376.2当量上升至4333当量,8J/cm2通量下损伤密度由0.49个/mm2增大为0.90个/mm2;磁流变抛光与HF酸刻蚀后,Fe元素相对含量下降至1951当量,损伤密度为0.042个/mm2。实验结果表明,磁流变抛光可以去除前级加工引入的Ce元素,但是会引入Fe元素,导致损伤密度上升。HF酸刻蚀可以有效降低杂质元素含量,降低损伤密度。     

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。     

微晶玻璃亚表面损伤深度测量技术及控制试验研究

针对微晶玻璃材料研磨加工引入的亚表面损伤层,综合使用磁流变抛光斑点技术和HF酸差动化学蚀刻速率法测量亚表面裂纹层深度和亚表面残余应力层厚度,针对微晶玻璃材料抛光加工引入的亚表面损伤,采用蚀刻台阶高度变化率法对其进行了准确测量。基于研磨、抛光产生的亚表面损伤深度准确检测的基础上,提出一种超低亚表面损伤复合加工工艺。将复合工艺与传统工艺加工试件的亚表面损伤深度进行了对比,试验结果表明,复合工艺对亚表面损伤抑制效果非常明显,试验证实了提出的复合工艺可以实现微晶玻璃超低亚表面损伤加工。     

磁流变抛光近零亚表面损伤工艺研究

实验表明磁流变抛光以其独特的剪切去除机理可用于光学元件亚表面损伤的去除,并且自身不产生新的划痕,同时还可提升光学元件的表面质量,可作为高效加工无损光学元件的一种工艺。     

光学材料磨削加工亚表面损伤层深度测量及预测方法研究

针对光学材料磨削加工引入的亚表面损伤层,综合使用磁流变抛光斑点技术和HF差动化学蚀刻速率法测量亚表面裂纹层深度和亚表面残余应力层厚度。建立了亚表面裂纹层深度与表面粗糙度间关系的理论模型,以实现亚表面裂纹层深度的准确预测,并通过分析亚表面裂纹尖端应力场,预测了亚表面裂纹尖端塑性层厚度。     

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。     

磁流变抛光工件自动定位原理与方法研究

本文将计算制造中的工件自动定位方法运用于磁流变抛光工艺过程中。通过定位算法的仿真,论证了该方法的可行性;通过去除函数稳定性测试和抛光实验验证,该定位方法可以满足实际加工要求,并且具有缩短生产准备时间,提高加工效率的优点。     

复杂曲面铝反射镜磁流变抛光工艺优化

采用超精密车削加工的复杂曲面铝反射镜只能满足红外光学系统的应用需求,若要满足更高需求的应用场合,需要进一步提升反射镜面形精度。磁流变抛光能够进行确定性修形,在复杂曲面加工中具有独特优势,但是复杂曲面连续变化的面形特征,在磁流变抛光时会导致去除函数不稳定,影响误差收敛效率和加工精度。从高精度复杂曲面铝反射镜的应用需求出发,提出了复杂曲面局部区域磁流变抛光去除函数的动态建模方法,给出了驻留时间求解算法,以平均曲率变化最小为原则,设计了抛光路径优化算法,针对该算法计算速度慢的问题,提出了优化策略,并通过试验进行了验证,最终加工的复杂曲面铝反射镜的面形误差为0.216λ PV、0.033λ RMS （λ=632.8 nm）。     

强光光学零件磁流变抛光误差的频谱特征 与演变研究

通过分析磁流变抛光的材料去除特征、误差功率谱密度的定量计算方法、敏感频率误差的演变规律,探索误差频谱与去除函数、走刀方式、走刀步距等加工参数的对应关系,为工艺过程的合理控制提供指导。典型强光光学零件磁流变抛光的实验结果表明,通过优化工艺参数,能够大幅修正低频误差、控制中高频误差,保证0.03～8.3mm-1频段误差全部满足NIF评价指标要求。     

蓝宝石晶片飞秒激光辅助集群磁流变抛光试验研究

为了实现蓝宝石衬底材料高效高品质超光滑平坦化加工的目的,提出一种先利用飞秒激光对蓝宝石晶片表面材料进行预处理改性后再集群磁流变抛光新工艺,并且研究了飞秒激光扫描速度和集群磁流变抛光时间对激光预处理蓝宝石晶片表面抛光材料去除率和表面粗糙度的影响规律,同时借助X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)分析了蓝宝石表面...     

KDP晶体的磁流变抛光研究

针对KDP晶体溶于水,易潮解的特点,配制了适用于KDP晶体抛光的磁流变抛光液,测试了其性能,并对KDP晶体进行了初步的抛光实验,结果表明该磁流变抛光液性能较好,实现了KDP晶体的磁流变抛光。     

光学镜面磁流变抛光误差的频谱特征与分布特性研究

通过分析磁流变抛光误差的频谱特征,发现严重影响成像质量的敏感频率成分误差,采用二维连续小波变换算法确定出敏感频率误差的具体分布区域,分析其演变特征及其与工艺参数之间的关系,为修正加工提供指导,以实现精确控制不同频率成分、不同分布区域光学加工误差和改善成像质量的目的.     

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.     

高陡度光学非球面高效制造的探讨

分析了计算机控制光学表面成形法、计算机控制应力盘抛光、磁流变抛光制造光学非球面元件的几项先进技术,探讨了光学元件的高速、高效加工,提出了高陡度光学非球面的固着磨料研磨加工。     

确定性抛光综述

对确定性抛光中的磁流变抛光、磁射流抛光、离子束抛光、气囊抛光技术进行综述,重点介绍各种方法的工作原理以及如何实现确定性抛光,指出确定性抛光的发展趋势。     

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。     

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。     

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。     

基于电磁铁励磁的圆孔磁流变抛光头研究

根据圆孔光学元件的抛光特点，采用有限元仿真分析磁极头厚度、气隙宽度及铁芯宽度等因素对磁场强度的影响规律，设计优化了一种新型高效抛光头，获得磁场强度最大值为H=144520A/m且覆盖宽度l=1.37mm，并对K9光学玻璃进行了抛光试验。试验结果表明：采用电磁铁励磁的磁流变抛光头可以实现光学元件表面的高精度面型加工。     

基于UG的超声波磁流变复合抛光面形误差修正方法研究

基于UG\CAM生成非球面的抛光轨迹,利用UG\Post Builder开发了针对超声波磁流变复合抛光装置的后置处理器,自动生成抛光非球面的NC代码;构建了集成仿真与验证(ISV)系统,对加工过程中机床运动的正确性进行仿真验证;将生成的NC代码和驻留时间相结合,控制抛光轨迹上各点的驻留时间,实现抛光工具在工件表面材料的确定性去除。经实验验证,一次加工后工件表面的峰谷值PV由73.8nm降到43.7nm。