導(dǎo)語(yǔ)：本次通過(guò)對(duì)磁流變拋光液的流變特性研究，基于密集顆粒流理論揭示了磁流變拋光的剪切力產(chǎn)生機(jī)理，并建立參數(shù)可解耦的去除函數(shù)理論模型。

磁流變液是一種廣為應(yīng)用的智能材料，其流變效應(yīng)表現(xiàn)為在外部磁場(chǎng)作用下，磁流變液可以在幾毫秒內(nèi)從流體狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)轭?lèi)固體狀態(tài)，體系的屈服強(qiáng)度和表觀粘度增加2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，而且這一過(guò)程是可逆的。

磁流變拋光正是一種利用磁流變液的流變效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件超精密加工的柔性拋光技術(shù)，它具有材料去除速率快、拋光質(zhì)量好、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)。目前，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種材料和型面光學(xué)元件的納米精度制造。

磁流變拋光技術(shù)涉及到材料學(xué)、接觸力學(xué)、電磁學(xué)、流變學(xué)等多方面知識(shí)的融合，是一種典型的多學(xué)科交叉融合的加工技術(shù)。因此，其材料去除機(jī)理極其復(fù)雜，至今仍缺少準(zhǔn)確的材料去除理論模型來(lái)指導(dǎo)工藝優(yōu)化和技術(shù)提升，加工精度也難以邁入皮米量級(jí)。

此前已有研究結(jié)果證明了磁流變拋光的材料去除取決加工元件表面所受到剪切力大小，揭示拋光過(guò)程中剪切力的產(chǎn)生機(jī)理及其影響因素是建立材料去除理論模型的關(guān)鍵。

本次通過(guò)對(duì)磁流變拋光液的流變特性研究，基于密集顆粒流理論揭示了磁流變拋光的剪切力產(chǎn)生機(jī)理，并建立參數(shù)可解耦的去除函數(shù)理論模型。

通過(guò)分析磁流變拋光液體在剪切模型和震蕩模型下的流變特性，發(fā)現(xiàn)磁流變拋光液體在實(shí)際加工狀態(tài)下的高剪切率作用下呈現(xiàn)出粘塑性體特性。隨著剪切率增加，正壓力趨于逐漸趨于穩(wěn)定，而磁流變液體的存儲(chǔ)模量和剪切模量將發(fā)生剪切稀化并轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w。

-磁流變拋光液的流變特性-

（a）震蕩模式下的存儲(chǔ)模量；（b）震蕩模式下的剪切模量；（c）剪切模式下的正壓力

因此，基于磁流變拋光液體流變特性和倒置式磁流變拋光結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)建了磁流變拋光接觸區(qū)域的接觸特性模型。將吸附于拋光輪的上層磁流變拋光液體視為類(lèi)固體（solid-like body）核，而將與鏡面接觸的下層磁流變拋光液定義為由拋光粉、鐵粉、基液組成的密集顆粒流。從而基于密集顆粒流理論，并結(jié)合實(shí)際加工接觸特性揭示了磁流變拋光剪切力產(chǎn)生機(jī)理。

-磁流變拋光的剪切力產(chǎn)生機(jī)理-

a.磁流變拋光接觸模型，b.拋光接觸區(qū)域的磁流變拋光液的流變性及與工件的相互作用

通過(guò)開(kāi)展去除函數(shù)實(shí)驗(yàn)，并測(cè)試拋光過(guò)程中工件所受到的加工力，獲取了工件表面正壓力及有效摩擦系數(shù)方程，進(jìn)而結(jié)合磁勢(shì)能作用下拋光粉分布建立去除函數(shù)理論模型。最后，將所建立的理論模型與去除函數(shù)輪廓線分布對(duì)比，驗(yàn)證所建立模型的有效性和準(zhǔn)確性。

-理論與實(shí)際去除函數(shù)輪廓線對(duì)比-

這一模型克服了傳統(tǒng)Preston方程描述材料去除的不足，研究結(jié)果對(duì)磁流變拋光液體成分改進(jìn)、工藝參數(shù)優(yōu)化及加工精度和質(zhì)量的提升具有重要的理論參考價(jià)值。

卓精藝磁流變拋光機(jī)，可實(shí)現(xiàn)超光滑、超精密拋光，加工精度：納米精度加工，RMS 1/100λ(λ=632.8nm)；表面粗糙度：優(yōu)于0.5nm RMS；可對(duì)石英、微晶、ULE、BK7、單晶硅、碳化硅、藍(lán)寶石、硫化鋅等材料，實(shí)現(xiàn)平面、球面、二次曲面、高次非球面、自由曲面加工。如果您對(duì)我們感興趣，歡迎來(lái)電咨詢！