【摘 要】
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永磁球头磁流变抛光技术可高效、高精度加工小型异形熔石英元件,故长期以来备受学者们重视,但由于抛光头附近磁场变化较大,导致磁流变液粘度突变,当其进入狭小的间隙时,易在抛光区入口处产生堆积,导致抛光效率和质量均有所下降。针对永磁球头磁流变抛光中存在的问题,本文将激光技术与磁流变抛光技术相结合,利用激光瞬时功率高的特点迅速提高局部抛光膜的温度,以适当减小磁流变液粘度,改善堆积问题,但温度过高会对抛光造成
【基金项目】
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国家重点研发计划（2018YFB1107600）； 国家自然科学基金（61802108）；
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永磁球头磁流变抛光技术可高效、高精度加工小型异形熔石英元件,故长期以来备受学者们重视,但由于抛光头附近磁场变化较大,导致磁流变液粘度突变,当其进入狭小的间隙时,易在抛光区入口处产生堆积,导致抛光效率和质量均有所下降。针对永磁球头磁流变抛光中存在的问题,本文将激光技术与磁流变抛光技术相结合,利用激光瞬时功率高的特点迅速提高局部抛光膜的温度,以适当减小磁流变液粘度,改善堆积问题,但温度过高会对抛光造成较大的负面影响。为更好地应用激光辅助磁流变抛光技术,本文主要从以下几个方面研究激光辅助磁流变抛光技术:（1）在传统磁流变抛光玻璃材料去除机理的基础上研究了激光辅助磁流变抛光熔石英材料去除机理,其是在化学和机械的共同作用下达到材料去除的目的,并通过压痕实验测出熔石英在塑性域去除的临界载荷范围。在抛光过程中,激光主要作用是提高抛光膜温度,在一定范围内,温度会促进水解反应发生并有利于抛光在塑性域进行。（2）在静态条件下激光作用磁流变液抛光膜的温度场模型的基础上建立了激光作用下磁流变液的粘温模型。本文根据Maxwell仿真结果,确定了抛光膜范围,将激光简化为点热源,综合考虑了磁流变液的吸收率影响及其冷却作用,建立了静态条件下激光作用磁流变液抛光膜的温度场模型,并验证该模型的有效性。在此模型基础上,利用粘度计测出自制磁流变液的粘温数据,基于MATLAB,建立了激光作用下磁流变液的粘温模型,为进一步分析激光辅助磁流变抛光区力的分布提供基础。（3）根据流体润滑理论及Bingham介质本构方程并结合上文分析得到的粘温模型,建立激光辅助磁流变抛光过程中抛光区的力学分析模型,并基于MATLAB对抛光区流体动压力及剪切应力进行迭代求解。在求解结果基础上,根据改进Preston方程,从剪切力角度分析得到:激光降低了磁流变液的粘度,导致剪切力降低,故去除率降低。但从进入抛光区磨粒数量的角度分析可知:粘度降低使进入间隙的流量增大,故磨粒数增多,弥补了因力的减小而对去除率造成的负面影响。（4）搭建激光辅助磁流变抛光平台,采用单因素法,研究各加工参数对抛光效果的影响,并观察有无激光作用时磁流变抛光效果的变化。经实验发现同等条件下,激光辅助磁流变抛光去除深度较传统磁流变抛光略低,但粗糙度要好。
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