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熔石英元件磁性复合流体抛光去除特性研究

红外与激光工程 2024年第7期53卷 214-225页

作者：叶卉李壮王健姜晨孙来喜上海理工大学机械工程学院上海200093 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

基于磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)抛光技术开展了熔石英元件抛光工艺研究,对比了传统MCF和超声辅助MCF(以下简称UMCF)抛光对熔石英材料去除特性的影响,探究了不同抛光时间下MCF和UMCF抛光对熔石英材料去除量/去除率和表... 详细信息

基于磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)抛光技术开展了熔石英元件抛光工艺研究,对比了传统MCF和超声辅助MCF(以下简称UMCF)抛光对熔石英材料去除特性的影响,探究了不同抛光时间下MCF和UMCF抛光对熔石英材料去除量/去除率和表面粗糙度的影响,并构建了与抛光应力和抛光时间有关的材料去除率模型。研究结果表明,相较于传统MCF,UMCF在提高材料去除率和降低表面粗糙度方面均有优势。两种抛光方式下材料去除机制均为弹塑性去除,UMCF抛光获得的表面粗糙度相比于MCF抛光优化了68.88%。由于流体动压力和超声振动压力的联合作用,UMCF抛光材料去除率最高可达5.74×10^(-3)mm^(3)/min,相比于MCF抛光提升了4.04倍。MCF和UMCF抛光材料去除率与抛光应力和抛光时间均呈现幂函数相关性,且在UMCF抛光中抛光应力对去除率的影响权重大于MCF抛光。

关键词：磁性复合流体抛光超声振动辅助材料去除率粗糙度抛光应力

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光学元件磁性复合流体抛光特性研究

上海理工大学学报 2021年第4期43卷 342-348页

作者：叶卉李晓峰段朋云焦德礼艾今朝罗辉姜晨上海理工大学机械工程学院上海200093

采用磁性复合流体(MCF)对BK7玻璃进行定点抛光实验,对抛光斑进行三维模型重构,并对磁场空间分布进行仿真与实验分析,阐明抛光材料去除机理,确定材料去除率、表面粗糙度及硬度随抛光时间的变化规律,建立了材料去除量与磁通密度的关系曲... 详细信息

采用磁性复合流体(MCF)对BK7玻璃进行定点抛光实验,对抛光斑进行三维模型重构,并对磁场空间分布进行仿真与实验分析,阐明抛光材料去除机理,确定材料去除率、表面粗糙度及硬度随抛光时间的变化规律,建立了材料去除量与磁通密度的关系曲线。实验结果表明:抛光形成的抛光斑表面轮廓为蝶形,其沿抛光轮轴向的截面轮廓呈“W”形;材料去除量与磁场强弱及抛光时间密切相关,抛光深度去除率最高可达553 nm/min;表面粗糙度随抛光时间的增加先上升后下降,MCF抛光可获得表面粗糙度Ra<6 nm的光滑表面,且粗糙度与硬度呈现一定的正相关关系。

关键词：磁性复合流体抛光磁场分布材料去除率粗糙度硬度

光学非球面磁性复合流体抛光运动控制算法设计

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光学仪器 2019年第5期41卷 30-37页

作者：姚磊姜晨时陪兵胡吉雄严广和张勇斌上海理工大学机械学院上海200093 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

为了实现高精度光学非球面元件超精密抛光加工的需要,设计了光学非球面磁性复合流体抛光运动控制算法。通过分析光学非球面磁性复合流体抛光加工原理,建立抛光头在加工过程中相对非球面表面的位态变换关系,采用D-H法建立抛光试验台运动... 详细信息

为了实现高精度光学非球面元件超精密抛光加工的需要,设计了光学非球面磁性复合流体抛光运动控制算法。通过分析光学非球面磁性复合流体抛光加工原理,建立抛光头在加工过程中相对非球面表面的位态变换关系,采用D-H法建立抛光试验台运动学模型,求解抛光过程中抛光头位姿量,运用逆向运动学求解方法计算试验台运动量;开展工艺实验,对该运动控制算法进行验证。实验结果表明,所设计的抛光运动控制算法能够准确指导光学非球面元件抛光加工。

关键词：光学非球面磁性复合流体抛光运动控制算法运动学建模 D-H法

光学玻璃超声振动维氏压痕中位裂纹的实验研究

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光子学报 2019年第7期48卷 1-8页

作者：姜晨高睿姜臻禹郝宇上海理工大学机械工程学院

为了进一步掌握光学玻璃材料超声振动辅助磨削亚表面损伤机理,设计常规和超声振动条件下维氏压痕实验,调查两种情况下K9光学玻璃压痕形貌特征;采用磁性复合流体抛光方法检测K9光学玻璃压痕区域的中位裂纹深度,对常规压痕系统中位裂纹模... 详细信息

为了进一步掌握光学玻璃材料超声振动辅助磨削亚表面损伤机理,设计常规和超声振动条件下维氏压痕实验,调查两种情况下K9光学玻璃压痕形貌特征;采用磁性复合流体抛光方法检测K9光学玻璃压痕区域的中位裂纹深度,对常规压痕系统中位裂纹模型进行两次系数修正,获得超声振动条件下的维氏压痕系统中位裂纹深度模型.通过超声振动维氏压痕实验计算静态和动态断裂韧性,得到两种加载条件的一次修正系数分别为0.08和0.06;结合检测中位裂纹深度实验结果拟合获得的两种条件下二次修正系数数值接近,分别为94.75和94.50.结果表明该模型对超声振动和加工条件具有良好的识别度.

关键词：光学玻璃中位裂纹超声振动维氏压痕磁性复合流体抛光

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微流控芯片磁性抛光工艺参数优化

北京工业大学学报 2021年第3期47卷 209-215,302页

作者：范晋伟印健潘日北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室北京100124

以提高微流控芯片表面质量为目的,进行磁性抛光微流控芯片的关键工艺参数优化研究.首先,设计单因素实验组,根据实验结果,得到磁性抛光关键工艺参数对其抛光质量的影响规律:随着抛光间隙的减小,芯片表面粗糙度由0.327μm增至0.045μm,后... 详细信息

以提高微流控芯片表面质量为目的,进行磁性抛光微流控芯片的关键工艺参数优化研究.首先,设计单因素实验组,根据实验结果,得到磁性抛光关键工艺参数对其抛光质量的影响规律:随着抛光间隙的减小,芯片表面粗糙度由0.327μm增至0.045μm,后又降至0.130μm,其最佳抛光间隙为1.5 mm;主轴转速对抛光质量的影响并不显著,改变转速进行抛光后芯片表面粗糙度保持在0.045~0.055μm,其最佳范围为400~800 r/min;微流控芯片表面粗糙度随着抛光时间增加而提高,最高表面粗糙度为0.018μm,相对而言,最佳抛光时间为30 min.此外,磁性复合流体(magnetic compound fluid,MCF)抛光质量受加工间隙影响最大,受抛光时间的影响略大于主轴转速.实验结果表明,通过对磁性抛光的关键工艺参数进行优化,可以将微流控芯片的表面粗糙度从0.510μm提高到0.018μm,由此可进一步探索磁性抛光技术应用于微流控芯片的确定性抛光.

关键词：微流控芯片磁性复合流体抛光工艺参数优化单因素实验抛光质量表面粗糙度

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光学元器件磁辅助抛光特性探究

建模与仿真 2024年第3期13卷 2203-2213页

作者：李壮上海理工大学机械工程学院上海

为探究磁性复合流体抛光中抛光间隙对熔石英玻璃去除特性的影响,对抛斑截面轮廓进行特征分析,通过对抛光斑轮廓进行三维重构,并对磁场空间分布进行了理论分析和实际测试,阐明抛光去除机理,确定了抛光斑表面粗糙度和、材料去除率和紫外... 详细信息

为探究磁性复合流体抛光中抛光间隙对熔石英玻璃去除特性的影响,对抛斑截面轮廓进行特征分析,通过对抛光斑轮廓进行三维重构,并对磁场空间分布进行了理论分析和实际测试,阐明抛光去除机理,确定了抛光斑表面粗糙度和、材料去除率和紫外光透过率随抛光间隙的影响规律,并建立了材料去除深度与磁通密度的关系曲线。实验结果表明:抛光斑的轴向方向和纵向方向截面轮廓分别呈现出“W”和“V”形;且同一抛光时间下,减小抛光间隙,MCF抛光能获得的更大的抛光斑长度、宽度及抛光深度;材料去除率与抛光间隙及空间磁场分布密切相关,抛光深度去除率最高可达1230 nm/min。

关键词：磁性复合流体抛光材料去除率粗糙度磁场分布