磁流变抛光发展历程

磁流变抛光技术研究进展
戴立达;张争艳;乔国朝
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】表面质量是精密零部件最重要的性能之一,零件的表面质量主要是由加工过程中不同的工艺参数和方法决定的。

传统的磨抛工艺由于作用在工件上的力很大、嵌入的磨料颗粒、对工艺的控制有限等原因很难使表面粗糙度降低到精密零部件的要求精度。

磁流变抛光(MRF)提供了一种新型高效的方法使工件加工质量达到预期的精度水平。

MRF对工艺控制具有更大的灵活性,并且可以在不破坏表面形貌的情况下完成加工。

综述了磁流变抛光液组分对加工效果的影响、材料去除模型的建立和发展、不同的MRF加工方式和未来磁流变抛光技术发展的新方向,最后总结了目前MRF技术存在的问题总结,并提出了MRF技术未来可能的发展方向。

【总页数】7页(P254-260)
【作者】戴立达;张争艳;乔国朝
【作者单位】河北工业大学机械工程学院;国家技术创新方法与实施工具工程技术
研究中心;中国电子科技集团公司第五十三研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;TH161.14
【相关文献】
1.双抛光头磁流变抛光技术与装备研究进展
2.超精密磁流变复合抛光技术研究进展
3.基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术综述
4.磁流变抛光技术的研究进展
5.磁流变抛光关键技术及工艺研究进展
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磁流体抛光设备
磁流体抛光技术原理：
磁流体抛光技术是由前苏联传热传质研究所的Kordonski及作者
在20世纪90年代初将电磁学、流体力学和分析化学相结合而提出的一种新型的零件加工方法。

磁流体抛光技术是在一定磁场作用下，磁流变液中的磁性颗粒迅速凝聚，磁流变液粘度增大形成的一定硬度的“小磨头”代替传统抛光过程中的刚性抛光盘来加工零件表面的一种新技术。

原理如下图所示：
磁流变超精密磨床：美国QED公司的Q22系列磁流变抛光机床
国防科技大学研制的KDRMF-1000磁流变抛光设备，加直径为200mm，1;16的K9玻璃抛物面镜，其面形误差小于/100(rms)，粗糙度优于
0.5nm。

图。

第7卷　第5期光学　精密工程Vol.7,No.5 1999年10月O PT I CS AND PR EC IS I ON EN G I N EER I N G O ctober,1999文章编号　10042924X(1999)0520001208磁流变抛光技术张　峰 余景池 张学军 王权陡(中国科学院长春光学精密机械研究所应用光学国家重点实验室 长春130022)摘　要　对磁介质辅助抛光技术20年来的发展作了简要的回顾,进而介绍了磁流变抛光技术的产生和发展背景、抛光机理及微观解释、数学模型,同时提出了这种抛光技术的关键所在,并对其发展未来进行了展望。

关键词　磁介质辅助抛光　磁流变抛光　磁流变抛光液　凸缎带　抛光区中图分类号　TQ171.684 文献标识码　A1　引 言 随着科学技术的进步,各个学科交叉发展,形成了许多新领域,产生了很多新技术。

对于光学加工技术,人们也不断地进行探索。

80年代初期,日本有人将磁场用于光学加工,形成了磁介质辅助抛光方法。

1984年,Y.T ain和K.Kaw ata[1]利用磁场辅助抛光对聚丙烯平片进行加工。

图1为这种加工方法的原理示意图。

他们将一些N、S极相间的长条形永久磁铁紧密相连排成一列形成非均匀磁场(磁通密度大约0.1T)。

将盛有非磁性抛光粉(碳化硅,直径4Λm,体积含量40%)和磁性液体(直径为10～15nm的四氧化三铁磁性微粒均匀地混合在二十烷基萘基液中)的均匀混合液的圆形容器放置在这个磁场中。

磁场梯度使抛光粉浮起来与浸在磁性液体中的工件相接触。

在加工过程中,工件与容器同时旋转来实现对材料的去除,其材料去除率为2Λm m in。

经过一小时的抛光工件表面粗糙度降低了10倍。

1987年,Y.Sati o等[2]人又在水基的磁性液体中对聚丙烯平片进行了抛光。

这种方法的缺点是抛光压力较小,不能对玻璃或其它较硬材料进行抛光,并且不能对工件面形进行较为有效的控制。

3国家自然科学基金资助项目(批准号69608006)收稿日期:1999-06-07修稿日期:1999-07-02F ig .1　Po lish ing of acrylic p lates w ith Si C abrasives in a m agnetic fluid compo sed of 15nm diam eterm agnetic particles .T he po le p ieces serve as the reference lapp ing surface fo r the w o rkp iece . 1989年,Suzuk i 等[3]人用柔性的橡胶垫和聚氨酯将铜盘槽内的磁性液体密封。

磁流体抛光技术
磁流体抛光技术是一种新型的表面抛光技术，其原理是利用磁流体在磁场作用下产生的磁流体流动来实现表面的抛光。

该技术具有高效、精度高、表面质量好等优点，已经被广泛应用于半导体、光学、精密机械等领域中。

磁流体抛光技术的工艺流程主要包括材料准备、磁流体制备、设备调试、抛光加工等步骤。

其中，磁流体制备是关键的环节，需要选择合适的磁流体材料，经过高能超声波处理、离心分离等工艺步骤，制备出具有一定流动性和稳定性的磁流体。

在抛光加工过程中，需要将待加工的工件放置在磁极之间，并通过调整磁场的强度和方向，使磁流体能够流经工件表面。

随着磁流体的流动，其中的磨料颗粒会不断地与工件表面摩擦，从而实现表面的抛光。

同时，磁流体还能够在加工过程中自动调整磨料颗粒的密度和分布，从而达到更好的加工效果。

总的来说，磁流体抛光技术是一种非常有前途的表面抛光技术，其应用前景十分广阔。

未来，随着磁流体材料的不断发展和加工设备的不断改进，相信该技术将会在更多领域中得到广泛应用。

- 1 -。

2019年20期创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application基于磁流变抛光法的光学元件抛光专利技术综述张欢（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北武汉430205）1概述目前对光学元件的加工要求越来越高，例如碳化硅（SIC ）作为第三代半导体材料的核心的光学晶片材料，是一种具有热导率高、电子饱和漂移速率大等特点，因而被用于制作高温、高频、抗辐射集成电子器件，碳化硅晶片的应用要求表面超光滑、无损伤，其加工质量和精度直接影响到其器件的性能，但碳化硅的硬度仅次于金刚石，其莫氏硬度为9.2，用传统的机械抛光法加工很难达到碳化硅晶片需要的精度[1]。

最早把磁流变效应应用于抛光的是前苏联传热传质研究所的W.I.Kordonski 、I.V.Prokhorov ，他们于上世纪90年代初将电磁学流体动力学和分析化学相结合而提出一种新型的光学零件加工方法，即磁流变抛光技术（Magnetorheologi 原cal Finishing ，简写MRF ），经过二十多年的发展，磁流变抛光技术已经成为碳化硅晶片等重要光学电子器件的主流抛光方法之一。

相比国外成熟的磁流变抛光技术，国内对磁流变抛光技术的研究目前尚在基础研究阶段[1]。

国外的在磁流变抛光领域的知名企业或科研机构包括：美国Rochester 大学的光学制造中心，曾发明了磁流变射流加工方式；QED 科技技术公司，研制出了QED 系列磁流变抛光机，大大提高了抛光效率。

国内的在磁流变抛光领域的知名企业或科研机构包括：中国科学院长春光学机械研究所，曾经申请了一种磁流变抛光装置；哈尔滨工业大学，研制了适合于磁流变抛光的水基磁流变液；清华大学，开发了五轴联动的磁流变抛光系统。

2磁流变抛光法技术分支及各分支演进路线基于磁流变抛光法的光学元件抛光技术分支如表1所示。

2.1磁流变液的成分及配比技术演进路线和关键技术介绍磁流变液的成分及配比这一技术分支，涉及磁流变液的抛光磨粒和磁性基体的种类，及各成分在抛光液中所占比例，这直接关系着光学元件实际抛光效果。

磁流变抛光技术的发展及应用摘要：阐述了磁流变抛光技术的原理，综述了磁流变抛光技术的国内外研究现状与研究进展，并详细介绍了磁流变液的性能评价标准，及依据这一标准选取磁流变液的各组分，配置出标准的光学用磁流变抛光液。

然后，介绍了磁流变抛光技术的研究方向。

最后对磁流变抛光技进行了前景展望。

关键词：磁流变抛光；磁流变液；光学加工The Development and Application of Magnetorheological Finishing (The Institute of Mechanical and Electrical Engineer, Xi'an Technological University,Xi’an710032,China)Abstract: This paper first introduces the principle of magnetorheological finishing, then its research status and progress at home and abroad are reviewed. A standard is also suggested for evaluation of fluid finishing of optical glass. The elements of MR fluid were chosen according to the standard and MR fluid was prepared for optical finishing. Finally, the prospect of the MFR technique is discussed.Key words:magnetorheological finishing; magnetorheological fluid;optical machining1引言：随着现代科学技术的发展，对应用于各种光学系统中的光学元件提出了越来越高的要求。

中国还有个做超精密加工的单位，不过因为保密很少公开，这就是国防科技大学机电工程与自动化学院的精密加工实验室。

他们现在在新原理的磁流变抛光（MRF）技术上做的不错。

磁流变抛光技术的原理是：以磁性颗粒、基液、表面活性剂为基体，加入抛光粉, 混合均匀制成磁流变抛光液。

在可控磁场作用下，磁流变液的链化结构发生变化，从而形成粘度可控的磁流体。

利用磁流变技术加工，具有“抛光头”不会变钝或变形，流动液体实时适合零件复杂形面的变化而变化，加工效率很高等优点。

磁流变抛光原理
磁流变抛光技术其实是苏联人最早发明，1988年，苏联白俄罗斯科学院一个研究小组就提出了用磁流体抛光光学玻璃的想法，引起美国罗切斯特大学光学制造中心（COM）的注意。

开始大学光学能量实验室Laboratory for Laser Energetics (LLE)的主任Stephen Jacobs还很怀疑，后来亲自到白俄罗斯访问了这项技术发明人William Kordonski 以后彻底服了。

91年苏联解体后美国人干脆把白俄罗斯这帮整锅端到美国，1994年成立了以Kordonski为首的QED 公司，推出了“磁流变抛光”专利，从而成为全球大牛。

公司网站/ William Kordonski ，国际磁流变研磨技术权威
世界上唯一商业化的磁流变超精密磨床就是美国QED 公司的Q22系列磁流变抛光机床
国防科技大研制的KDRMF-1000 磁流变抛光设备，加工Ф200mm ,1:1.6 的K9 玻璃抛物面镜，其面形误差小于λ/100（RMS），粗糙度优于0.5nm。

图为KDRMF-1000 磁流变抛光实验机床。

磁流变抛光工艺优化及关键技术研究与应用一、引言磁流变抛光工艺作为一种新型的表面加工技术，在材料加工领域取得了广泛的应用。

它利用磁流变液体的流变特性，结合磁场作用，实现对工件表面的精密抛光。

本文将就磁流变抛光工艺的优化及关键技术进行深入探讨，并探讨其在实际应用中的研究和发展。

二、磁流变抛光工艺概述磁流变抛光是一种集机械、液压、磁力于一体的新型表面处理技术，其基本原理是在磁流变液的作用下，通过控制磁场的变化，调节磁流变液的粘度，实现对工件表面的抛光。

研究表明，磁流变抛光工艺能够显著提高工件表面的光洁度和精度，并且具有能耗低、加工成本低等优点。

三、磁流变抛光工艺优化1. 工艺参数优化磁流变抛光工艺中，工艺参数的选择对抛光效果起着至关重要的作用。

磁场强度、磁流变液的粘度、工件的转速等参数的选择都会直接影响抛光效果。

通过对这些工艺参数进行优化，可以有效提高磁流变抛光工艺的效率和质量。

2. 磁流变液的选择和优化磁流变液作为磁流变抛光的重要工作介质，其性能直接关系到抛光效果。

对磁流变液的选择和优化是磁流变抛光工艺优化的关键之一。

在实际应用中，需根据工件的材料特性和抛光要求，选择合适的磁流变液，并通过磁流变液的稳定性、粘度、流变特性等性能进行优化。

4. 抛光头设计与优化抛光头是磁流变抛光设备中的关键部件，其设计与优化直接影响着抛光效果。

通过合理设计抛光头的结构和参数，可以实现对工件表面的精密抛光，提高抛光效率和质量。

四、磁流变抛光工艺关键技术研究与应用1. 磁流变抛光的自动化控制技术为了提高磁流变抛光的生产效率和稳定性，磁流变抛光设备需要具备自动化控制技术。

通过对磁场、磁流变液流量、工件转速等参数进行智能控制，可以实现抛光过程的自动化和精密控制。

2. 磁流变抛光的在线检测技术在线检测技术是磁流变抛光工艺中的关键技术之一，通过对抛光过程中工件表面质量的实时监测和检测，可以及时发现问题并进行调整，保证抛光效果的稳定和一致性。

【磁流变抛光技术的研究现状及其发展】1. 引言磁流变抛光技术是一种新兴的抛光加工技术，利用磁流变液体的独特性能，结合磁场控制的方法，对工件进行抛光和表面处理。

它能够实现高效、精密、环保的加工，受到了广泛关注和研究。

本文将深入探讨磁流变抛光技术的研究现状及其未来发展。

2. 磁流变抛光技术的原理磁流变抛光技术是基于磁流变液体的特性，利用外加磁场改变磁流变液的流变性能来实现对工件表面的加工。

通过控制磁场的强度和方向，可以实现对抛光压力和速度的精确调节，从而实现不同表面质量的加工。

3. 研究现状目前，磁流变抛光技术已经在微机械加工、光学元件加工、航空航天加工等领域得到了广泛应用。

国内外的研究机构和企业纷纷投入到磁流变抛光技术的研究中，不断推动着该技术的发展。

磁流变抛光技术已经取得了一系列突破，不仅在加工效率上有了显著提高，而且在工件表面质量和加工精度上也取得了革命性的进展。

4. 技术挑战与解决方案然而，磁流变抛光技术在实际应用中还存在一些挑战，如磁场控制精度、磁流变液稳定性、工艺参数优化等方面仍有待提升。

针对这些挑战，研究人员提出了一系列解决方案，包括新型磁流变液体的研发、先进的磁场控制技术、智能化的加工系统等，为磁流变抛光技术的发展提供了新的动力。

5. 未来发展趋势随着科技的不断进步和市场需求的不断扩大，磁流变抛光技术有望迎来更广阔的发展空间。

未来，研究人员将继续加大对磁流变液体性能的研究和开发，不断提升磁场控制技术的精度和稳定性，并探索磁流变抛光技术在新领域的应用，如医疗器械、新能源材料等领域。

相信在不久的将来，磁流变抛光技术将会成为制造业新的突破口。

6. 个人观点作为一种新兴的抛光加工技术，磁流变抛光技术具有巨大的潜力。

我对其发展充满信心，并期待它能够为工件加工带来全新的革命性改变。

相信随着科技的不断进步，磁流变抛光技术将会成为未来制造业的重要发展方向之一。

7. 总结磁流变抛光技术在取得显著成就的也面临着一些挑战和问题。

陶瓷抛光工艺# [陶瓷抛光工艺]## 1. 陶瓷抛光工艺的历史：岁月长河中的打磨之光1.1 古老的起源其实啊，陶瓷抛光工艺的历史那可老悠久了。

早在古代，人们就已经开始琢磨怎么让陶瓷制品更加光滑漂亮了。

你想啊，就像咱们现在喜欢把东西收拾得干干净净、整整齐齐一样，古人也希望他们制作的陶瓷能给人一种精致的感觉。

在古代的一些陶器和瓷器上，就已经能看到初步的打磨痕迹。

那时候的工艺虽然很原始，可能就是用一些比较粗糙的石头或者简单的工具在陶瓷表面蹭啊蹭，但这就是陶瓷抛光工艺的雏形。

就好比我们小时候用橡皮擦在纸上反复擦，想要把纸擦得更平滑一样，古人也是用类似的方法，一点点地把陶瓷表面的瑕疵去除，让它变得更光滑。

1.2 发展与传承随着时间的推移，各个文明都在陶瓷抛光工艺上不断探索。

在中国，陶瓷制作一直处于世界领先水平。

在唐宋时期，瓷器制作达到了一个高峰，这个时候的陶瓷抛光工艺也有了很大的进步。

工匠们会使用更细腻的材料，比如说特别挑选的细砂或者柔软的兽皮，来对陶瓷进行最后的抛光工序。

这就像是我们现在用高级的砂纸和柔软的布来打磨家具，让它看起来更有质感。

这种工艺传承下来，并且随着贸易和文化交流传播到了世界各地。

其他国家也开始学习和改进陶瓷抛光工艺，比如欧洲的一些国家，在中世纪以后也在陶瓷制作中加入了自己的抛光技巧，使得陶瓷制品不仅具有实用性，还成为了非常精美的艺术品。

## 2. 陶瓷抛光工艺的制作过程：精雕细琢的魔法之旅2.1 前期准备陶瓷抛光可不是拿起东西就开始磨，得先做好准备工作。

首先呢，得有一个制作好的陶瓷坯体。

这就像是盖房子得先有个毛坯房一样。

这个坯体要经过烧制，变成坚硬的陶瓷。

烧制后的陶瓷表面可能会有一些不平整的地方，这时候就需要进行初步的处理。

比如说，可能会用小铲子或者砂轮之类的工具把一些大的凸起或者瑕疵去除。

这就好比我们剪头发之前，先把头发上的打结的地方梳开一样，让陶瓷表面先变得相对平整一些。

2.2 粗抛光接下来就是粗抛光啦。