基于环形磁流变抛光技术的超光滑抛光研究

摘要

石英玻璃在国防、化工、医疗、机械等各个领域发挥着极为重要的作用。石英玻璃的磁流变抛光技术的超光滑抛光工艺的研究，目前国内这方面的报道较少。本论文对石英玻璃的磁流变抛光的研究工作在国内是较早进行的。 磁流变抛光技术中，磁场强度、工作轴转速、平摆速度、间隙等影响工件最终加工质量的重要因素。本文采用正交实验研究的方法，以石英玻璃为加工对象，利用实验室磁流变抛光机开展研究，对精磨后的平面石英玻璃工件进行抛光工艺实验，研究其抛光工艺参数与石英玻璃表面粗糙度的关系。探讨石英玻璃磁流变抛光的超光滑抛光工艺。同时对精磨、抛光后破坏层深度问题进行了初步探讨。研究了主轴与摆轴之间速度匹配问题，采用正交试验的研究方法，对Ф60mm的K9玻璃和石英玻璃分别进行抛光实验。 通过研究表明：石英玻璃是可以实现超光滑加工。经过组合抛光石英玻璃表面粗糙度达到了0．54037nm。并得出抛光的最佳工艺参数。石英玻璃表面的凹凸层深度和被磨去量仅与磨料粒度有关，与研磨前初始粗糙度无关。石英玻璃精磨和抛光后破坏层深度与磨料粒度基本成线性关系。石英玻璃的去除效率和光学玻璃是相当的，如K9玻璃；同时，K9玻璃和石英玻璃相比：K9玻璃的抛光效率与精度都高于石英玻璃；并且主轴速度对抛光均匀性有着重大的影响。 本文还在实验现象的基础上，结合抛光理论，对石英玻璃的磁流变抛光机理做了初步的分析，认为磁流变抛光是由于抛光液的流动使抛光颗粒对工件材料进行了剪切去除。并研究了抛光时间、抛光液浓度、磁场强度对磁流变抛光去除率的影响规律。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1几种主要的抛光方法

1.1.1常用研磨及抛光法

1.1.2浸液抛光

1.1.3计算机数控抛光

1.1.4化学抛光法

1.1.5离子束抛光法

1.1.6流体抛光法

1.2磁流变抛光方法的提出与发展过程

1.2.1磁介质辅助光学加工方法

1.2.2磁流变抛光技术的提出与发展

1.3磁流变液研究和应用概述

1.4石英玻璃的应用和需求

1.4.1石英玻璃的应用

1.4.2石英玻璃超光滑表面的需求

1.5本论文主要研究内容和章节安排

1.5.1本文主要研究内容

1.5.2本文的章节安排

1.6本章小结

2实验仪器与检测设备

2.1磁流变抛光装置

2.1.1主轴部分

2.1.2摆轴部分

2.1.3磁场部分

2.1.4抛光粉循环部分

2.2表面粗糙度检测设备

3石英玻璃磁流变抛光工艺的实验研究

3.1石英玻璃的传统加工方法

3.2影响表面粗糙度的工艺因素

3.3实验方法与方案选定

3.3.1实验方法

3.3.2实验方案设计

3.4石英玻璃表面粗糙度的研究

3.4.1最佳抛光时间的确定

3.4.2实验过程与实验结果

3.4.3实验结果分析处理

3.4.4最佳工艺因数下石英玻璃磁流变抛光

3.5石英玻璃组合抛光实验的研究

3.5.1组合实验方案设计

3.5.2实验结果分析

4磁流变抛光去除特性研究

4.1不加抛光粉实验

4.2各种参数对磁流变抛光的影响规律

4.2.1抛光粉浓度对剪切率的影响

4.2.2磁场强度对剪切率的影响

4.2.3抛光时间对剪切率的影响

4.3磁流变抛光材料去除机理研究

4.3.1抛光机理的传统解释

4.3.2磁流变抛光的材料去除机理

4.4本章小结

5磁流变抛光中主轴与摆轴之间速度匹配研究

5.1实验方法与方案选定

5.1.1实验方法

5.1.2实验前的准备

5.1.3实验方案选定

5.2实验过程及结果分析

5.2.1实验过程

5.2.2实验结果分析

5.3不同速度对表面粗糙度及抛光效率的影响差异

5.3.1主轴确定

5.3.2摆轴确定

5.3.3主轴与摆轴对工件影响的差异

5.4不同阶段最佳速度的确定

5.5论证实验及相关问题的探讨

5.5.1实验的论证

5.5.2相关问题的探讨

6结论

6.1结论

6.2后期工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文