光学零件被广泛应用于工程领域中,传统的光学加工方法无论从生产效率方面还是在加工精度和加工质量的稳定性方面,都无法满足对光学零件提出的加工精度和表面质量的要求,因此研究一种具有高效率和高精度的光学零件加工方法具有重要的实际意义。磁流变抛光作为一种新型的光学零件加工方法,它是通过梯度磁场使载液轮和工件表面之间的磁流变液体的流变性能发生变化,在工件表面与磁流变液接触的区域产生较大的剪切力,从而使工件表面材料被去除。它提供了一种可以精确控制抛光后的光学零件面形,同时保证零件表面低粗糙度和高加工效率的抛光方法。本文主要做了以下几个方面的研究工作:1.研制了磁流变抛光设备。从磁流变抛光原理和材料去除机理出发,确定了磁流变抛光实验设备的总体布局和结构设计,在基于不同机床本体的磁流变抛光装置进行优劣比较的基础上,研制了基于立式数控铣床的磁流变抛光设备;基于Preston方程,提出了磁流变抛光工艺的优化控制方法,通过建立磁流变抛光的材料去除的模型,并对材料的去除函数进行分析,构造了抛光点驻留时间函数的求解方法;经过加工证明,该设备具有便于控制、加工效率高和精度高等优点,可以满足高性能光学零件磁流变抛光要求。2.设计了有效的磁路结构。针对磁流变抛光要求设计了能方便控制抛光区内磁场的电磁铁磁路结构,建立了磁路结构和磁场强度分析模型,并对相关参数进行了优化;通过静态磁路理论和标量磁位分析,获得了相应磁路结构的磁场强度分布状况,并采用有限元分析软件ANSYS进行仿真,进而验证了磁路结构对磁流变抛光工艺的适应性和有效性。3.根据磁流变抛光工艺要求,设计与开发了液体循环系统。从系统的功能性和实用性出发,研制了一套满足磁流变抛光的循环系统;研制了用于磁流变液体循环的搅拌混合装置,对储液缸和搅拌浆的类型和形状进行了确定,通过搅拌功率的计算,确定了电机的功率,计算出搅拌轴的尺寸,并对其进行校核;在对流体粘度对抛光的影响研究的基础上,建立了粘度控制的数学模型,阐明了控制系统工作原理以及硬件组成,提出了在上位机控制下,实现粘度控制系统的软件控制方法;通过实验表明,该循环系统可以保证磁流变液稳定的工作,对磁流变抛光的稳定进行提供了保证。4.对磁流变抛光的工艺进行了实验研究。通过选取对磁流变抛光影响明显的几个主要参数(磁感应强度、载液轮转速、工件转速、载液轮与工件间的间隙)进行工艺实验,应用正交实验方法分析这些参数对磁流变抛光效率和表面质量的影响,总结出各工艺参数对去除率及抛光表面粗糙度的影响规律,提出了光学零件磁流变抛光的阶段划分和各阶段工艺参数选取。