大口径平面光学元件的磁流变加工 被引量：11

1

作者 侯晶 王洪祥 +3 位作者 陈贤华 谢瑞清 邓文辉 唐才学 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3054-3060,共7页

为了实现大口径平面光学元件的高精度加工,开展了磁流变加工技术的研究。介绍了磁流变加工原理及去除函数的数学模型。根据磁流变加工的特点,建立了元件整体加工的工艺流程,给出了元件加工的工艺要素。然后,开发了抛光斑的提取软件,并... 为了实现大口径平面光学元件的高精度加工,开展了磁流变加工技术的研究。介绍了磁流变加工原理及去除函数的数学模型。根据磁流变加工的特点,建立了元件整体加工的工艺流程,给出了元件加工的工艺要素。然后,开发了抛光斑的提取软件,并基于轨迹段划分的速度模式开发了工艺软件,分析了工艺软件的各项功能模块。最后,基于元件加工的工艺流程,对一件800mm×400mm的元件进行了加工实验。利用检测设备测得了元件的低、中、高频的加工指标,其低频反射波前PV值为34nm,中频波前功率谱密度(PSD1)值为1.7nm,高频粗糙度Rq值为0.27nm。实验显示了较好的实验结果,验证了利用磁流变加工技术实现了大口径光学元件的高精度加工的可行性。本文还阐述了磁流变加工技术在高功率激光元件中应用的优点。 展开更多

关键词 平面光学元件 磁流变加工 抛光 面形精度 高功率激光器

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平面光学元件中频误差的磁流变加工控制 被引量：4

2

作者 颜浩 唐才学 +1 位作者 罗子健 温圣林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3076-3082,共7页

为了利用磁流变加工实现对大口径平面光学元件波前中频误差的控制,研究了磁流变抛光去除函数的频谱误差校正能力和磁流变加工残余误差抑制方法。首先,比较了模拟加工前后元件中频功率谱密度(PSD1)误差和元件PSD曲线的变化,分析了磁流变... 为了利用磁流变加工实现对大口径平面光学元件波前中频误差的控制,研究了磁流变抛光去除函数的频谱误差校正能力和磁流变加工残余误差抑制方法。首先,比较了模拟加工前后元件中频功率谱密度(PSD1)误差和元件PSD曲线的变化,分析了磁流变去除函数的可修正频谱误差范围。然后,利用均匀去除方法分析了加工深度、加工轨迹间距和去除函数尺寸等磁流变加工参数对中频PSD2误差的影响,提出了抑制中频PSD2误差的方法。最后,对一块400mm×400mm口径平面元件的频谱误差进行了磁流变加工控制实验。实验显示:3次迭代加工后,该元件的波前PV由加工前的0.6λ收敛至0.1λ,中频PSD1误差由5.57nm收敛至1.36nm,PSD2由0.95nm变化至0.88nm。结果表明:通过优化磁流变加工参数并合理选择加工策略,可实现磁流变加工对大口径平面光学元件中频误差的收敛控制。 展开更多

关键词 磁流变加工 平面光学元件 中频误差 功率谱密度 去除函数

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连续位相板磁流变加工中高精度边缘延拓技术 被引量：1

3

作者 唐才学 颜浩 +2 位作者 罗子健 张远航 温圣林 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期162-168,共7页

为了提高磁流变加工连续位相板边缘加工质量,实现元件全口径抛光,必须对元件原始误差面形进行边缘延拓,针对现有边缘延拓算法的不足,提出了采用改进的二维Gerchberg带宽受限延拓算法实现连续位相板元件面形频域匹配的边缘延拓。该方法... 为了提高磁流变加工连续位相板边缘加工质量,实现元件全口径抛光,必须对元件原始误差面形进行边缘延拓,针对现有边缘延拓算法的不足,提出了采用改进的二维Gerchberg带宽受限延拓算法实现连续位相板元件面形频域匹配的边缘延拓。该方法首先采用复调制频谱放大技术Zoom FFT对元件原始误差面形进行频谱分析,计算其高低截止频率;然后采用改进后的二维Gerchberg带宽受限延拓算法进行迭代计算,在原始面形外围延拓出与原始面形同频的高精度延拓结构面形。采用尺寸为100 mm×100 mm具有复杂频谱结构的连续位相板元件进行边缘延拓和磁流变加工实验,实验结果表明:采用改进的Gerchberg边缘延拓技术延拓的面形边缘更加规整,边缘效应影响半径由5 mm减小到2 mm,面形残余误差RMS从19.3 nm减小到了9.7 nm。这说明该边缘延拓技术可以明显提高连续位相板面形的边缘加工质量和整体收敛精度。 展开更多

关键词 磁流变加工 边缘延拓 Gerchberg延拓算法 ZoomFFT算法 连续位相板

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磁流变平整加工中平动对平整度的影响 被引量：13

4

作者 王永强 尹韶辉 +2 位作者 李叶鹏 胡天 陈逢军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期206-214,共9页

为改善平整度,提出在磁流变平整加工中加入平动。建立工件在磁流变硬化研抛工具上的运动轨迹方程,以该轨迹方程为基础建立了材料去除量的数学模型,对材料去除量分布作了仿真分析,探讨了轨迹规划、平动行程及平动速率等加工参数对平整度... 为改善平整度,提出在磁流变平整加工中加入平动。建立工件在磁流变硬化研抛工具上的运动轨迹方程,以该轨迹方程为基础建立了材料去除量的数学模型,对材料去除量分布作了仿真分析,探讨了轨迹规划、平动行程及平动速率等加工参数对平整度的影响;并进行了研抛试验。结果表明:工件沿磁轭的宽度方向单向平动,对平整度的改善最为显著,且平整度随平动行程增加而大幅降低,而平动速率对平整度的影响较弱。利用平动方式的磁流变平整加工方法研抛K9光学玻璃可获得微米级面形精度的超光滑平面。 展开更多

关键词 磁流变平整加工 平动 平整度

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磁流变光整加工技术研究进展 被引量：20

5

作者 陈逢军 尹韶辉 +1 位作者 余剑武 徐志强 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第19期2382-2392,共11页

介绍了近年来磁流变光整加工(MRF)技术的研究状况及最新进展,对磁流变光整加工机理研究、加工机床与相关装置的开发、加工工艺试验研究、加工算法与模型研究、磁流变液流体开发与应用等五个方面进行了详细的综述与分析。最后探讨了磁流... 介绍了近年来磁流变光整加工(MRF)技术的研究状况及最新进展,对磁流变光整加工机理研究、加工机床与相关装置的开发、加工工艺试验研究、加工算法与模型研究、磁流变液流体开发与应用等五个方面进行了详细的综述与分析。最后探讨了磁流变光整加工中的关键技术与存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 磁流变光整加工(MRF) 磁流变液 光学制造 超精密加工

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高效磁流变平整加工中的励磁装置优化及试验研究 被引量：4

6

作者 王永强 尹韶辉 +3 位作者 魏长青 陈逢军 罗虎 龚胜 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第17期184-193,共10页

提出一种具有直线气隙的永磁轭励磁方法以形成大面积磁流变硬化区,从而实现超光滑表面的高效磁流变平整加工。为进一步提高加工效率,采用有限元分析法结合正交法对永磁轭励磁装置进行优化;为评估优化效果,利用优化前后的永磁轭励磁装置... 提出一种具有直线气隙的永磁轭励磁方法以形成大面积磁流变硬化区,从而实现超光滑表面的高效磁流变平整加工。为进一步提高加工效率,采用有限元分析法结合正交法对永磁轭励磁装置进行优化;为评估优化效果,利用优化前后的永磁轭励磁装置进行加工试验,对优化前后永磁轭的外部磁场强度、永磁轭的性能、磁流变硬化区、抛光痕面积及加工效果进行测试并分析比较。试验结果表明,优化后的永磁轭磁感应强度增强,梯度磁场宽度增加,形成的磁流变硬化区变宽,抛光面积和体积去除率增大,有效提高磁流变平整加工效率。 展开更多

关键词 磁流变平整加工 永磁轭 高效去除 优化

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磁流变光整加工材料去除的二维建模 被引量：4

7

作者 陈逢军 尹韶辉 +3 位作者 朱科军 大森整 朱勇建 范玉峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第14期1647-1650,共4页

根据磁流变液在梯度磁场作用下发生剧变的特点,以流体动力学理论为基础,对Preston方程、Reynolds方程及其边界条件进行扩充,建立了在二维方向上的磁流变光整加工的压力模型和材料去除数学模型,并对该模型进行仿真分析。最后进行磁流变... 根据磁流变液在梯度磁场作用下发生剧变的特点,以流体动力学理论为基础,对Preston方程、Reynolds方程及其边界条件进行扩充,建立了在二维方向上的磁流变光整加工的压力模型和材料去除数学模型,并对该模型进行仿真分析。最后进行磁流变光整加工的基础实验,分析了不同的工件压入量和材料类型对材料去除率的影响,通过将实验结果与材料去除模型的仿真结果进行比较,以验证该模型的合理性。 展开更多

关键词 磁流变光整加工 磁流变液 材料去除 去除模型 二维建模

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结合ELID磨削与磁流变光整加工的单晶硅反射镜超精密制造技术 被引量：4

8

作者 尹韶辉 陈逢军 +3 位作者 张导成 大森整 林伟民 上原嘉宏 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2007年第3期220-223,共4页

分析了在线电解修整(ELID)磨削和磁流变光整加工(MRF)的加工原理与特点,充分结合这2种技术的优点对单晶硅反射镜进行纳米级精度的组合加工.首先进行ELID高效率磨削,在线检测工件表面误差后进行补偿磨削,使反射镜面加工成形,并获得较好... 分析了在线电解修整(ELID)磨削和磁流变光整加工(MRF)的加工原理与特点,充分结合这2种技术的优点对单晶硅反射镜进行纳米级精度的组合加工.首先进行ELID高效率磨削,在线检测工件表面误差后进行补偿磨削,使反射镜面加工成形,并获得较好的形状精度和表面质量.然后,利用磁流变技术进行确定性的光整加工,以减少反射镜的亚表面损伤,使加工表面的形状精度与表面粗糙度得到很大提高与改善.利用该组合工艺,对硅反射镜进行了系列的加工实验,高效率地得到了低于1 nm RMS的表面粗糙度和69 nmP-V形状精度的工件表面. 展开更多

关键词 单晶硅反射镜 在线电解修整 磁流变光整加工 形状精度 表面粗糙度

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应用在线电解修整磨削和磁流变光整加工组合工艺进行碳化硅的纳米加工 被引量：1

9

作者 尹韶辉 陈逢军 +3 位作者 盛晓敏 大森整 林伟民 上原嘉宏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第21期2547-2550,2560,共5页

利用在线电解修整镜面磨削和磁流变光整加工技术对化学气相沉积碳化硅反射镜进行纳米级精度的加工。首先进行在线电解修整磨削,使反射镜面高效率加工成形,并获得较好的形状精度和表面质量;然后利用磁流变技术进行光整加工,以减少反射镜... 利用在线电解修整镜面磨削和磁流变光整加工技术对化学气相沉积碳化硅反射镜进行纳米级精度的加工。首先进行在线电解修整磨削,使反射镜面高效率加工成形,并获得较好的形状精度和表面质量;然后利用磁流变技术进行光整加工,以减少反射镜的亚表面损伤,提高表面质量,并通过修正加工,显著提高了工件表面的形状精度。对化学气相沉积碳化硅进行了一系列的加工试验,高效率地得到Rq=2.4nm(均方根偏差)的表面粗糙度和21.2nm的形状精度,并且对在线电解修整镜面磨削与磁流变光整加工所生成的表面特性进行了分析比较。 展开更多

关键词 化学气相沉积碳化硅 在线电解修整镜面磨削 磁流变光整加工 超精密加工 形状精度 表面粗糙度

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双抛光轮磁流变机床设计与抛光工艺研究 被引量：2

10

作者 万丽荣 杨素 +1 位作者 董国正 李圣怡 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第2期150-153,共4页

针对传统单抛光轮机床在加工中存在的不足,研发一台拥有双抛光轮的磁流变机床,该机床采用气浮技术,有力的减小了外界振动对加工过程的影响。该机床具备加工大口径平面、球面、离轴非球面以及加工光学元件表面小特征的能力,并对加工性能... 针对传统单抛光轮机床在加工中存在的不足,研发一台拥有双抛光轮的磁流变机床,该机床采用气浮技术,有力的减小了外界振动对加工过程的影响。该机床具备加工大口径平面、球面、离轴非球面以及加工光学元件表面小特征的能力,并对加工性能进行了实验验证。以所研发机床为平台分别研究了材料去除过程稳定性,修形能力和加工光学表面小特征的能力实验。实验表明在七个小时内去除函数的体积其去除效率低于5%,并对一块直径100.7mm的光学元件加以修形,经过迭代加工,PV值在2小时内由波长0.773下降到波长0.173,RMS值由61.3nm下降到4.577nm。并用直径20mm的抛光轮进行小特征的加工,加工结果表明小特征的宽度约为2.5mm,且图案清晰、均匀。由此表明,所研发机床具有较好的材料去除稳定性,较强的面形修正能力和加工光学元件小特征的能力。 展开更多

关键词 双抛光轮 磁流变加工 光学元件小特征 修形

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磁流变抛光关键技术及工艺研究进展 被引量：10

11

作者 肖强 王嘉琪 靳龙平 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期59-68,共10页

随着超光滑平面器件的需求越来越大,要求器件表面粗糙度需达到纳米级,面形精度达到微米级,且无表面和亚表面损伤。传统超精密抛光技术效率低、成本高、不易控制,易产生表面、亚表面损伤,难以满足生产的要求。磁流变抛光技术(MRF)是利用... 随着超光滑平面器件的需求越来越大,要求器件表面粗糙度需达到纳米级,面形精度达到微米级,且无表面和亚表面损伤。传统超精密抛光技术效率低、成本高、不易控制,易产生表面、亚表面损伤,难以满足生产的要求。磁流变抛光技术(MRF)是利用磁流变抛光液在磁场中的流变性对器件表面进行抛光的一种新兴的超精密加工技术,其抛光过程可被有效控制,且能够实现精准抛光,可达到超精密的质量要求。本文对磁流变抛光技术中磁流变液和磁极等关键参数进行了分析和总结,详述了磁流变液的组成部分、常见材料以及三大指标(沉降稳定性、磁力学特性和剪切屈服应力)。研究结果表明,磁流变液的沉降率和稳定性都与磁流变液中的成分密切相关,磁敏微粒不同,磁流变液的沉降率也各有不同,通过使用不同的添加剂改变磁敏微粒的表面活性,从而改变磁流变液的沉降性能;磁流变液的组成部分中磁敏微粒作为唯一有效的导磁材料,影响着磁流变液的磁力学特性;磁场作用下,磁敏微粒逐渐形成链状结构,处于凝聚状态,当磁敏微粒的磁化强度不断增大时,剪切应力也呈现出明显增大的趋势。同时本文综述了磁场发生装置中磁极的不同形态对磁场的影响以及磁极的不同布列方式对磁场和抛光效果的影响,阐述了不同的磁极排列方式对磁场大小和抛光垫均匀性的影响规律。相比其他形状的磁极,圆柱形和方形柱状磁体是最理想的两种永磁体形状。本文总结了目前磁流变抛光技术的工艺研究的新方向,包括集群磁流变抛光技术、可以加工曲面的组合磁流变抛光技术、全球面包络磁流变抛光技术以及超声磁流变复合加工技术,介绍了这几种加工方法的工作原理以及能够达到的工艺效果,最后总结了现阶段磁流变抛光技术研究中存在的问题,并对其今后的发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 磁流变抛光 磁流变液 磁极 集群磁流变抛光技术 超声磁流变复合加工技术

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一种光学材料高效超精密加工方法 被引量：16

12

作者 尹韶辉 大森整 +3 位作者 林伟民 上原嘉宏 陈逢军 朱科军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第21期2540-2544,共5页

提出了结合磁流变光整加工(MRF)与在线电解修整(ELID)磨削对各种光学材料进行超精密加工的方法,即采用ELID磨削进行预抛光以获得高质量表面,然后采用MRF进行精密抛光以进一步减小表面粗糙度和形状误差。利用该组合工艺对BK7玻璃、硅晶... 提出了结合磁流变光整加工(MRF)与在线电解修整(ELID)磨削对各种光学材料进行超精密加工的方法,即采用ELID磨削进行预抛光以获得高质量表面,然后采用MRF进行精密抛光以进一步减小表面粗糙度和形状误差。利用该组合工艺对BK7玻璃、硅晶玻璃、碳化硅等光学材料进行了超精密加工实验,可以在短时间内使光学材料工件表面得到亚纳米级的表面粗糙度和峰谷值为λ/20(λ为单位波长,λ=632.8nm)的形状精度。 展开更多

关键词 ELID磨削 磁流变光整加工(MRF) 超精密组合加工 形状精度 表面粗糙度 光学材料

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日趋成熟的非球面加工技术 被引量：1

13

作者 孙立宏 《光机电信息》 2004年第6期21-24,共4页

非球面的使用为光学设计者提供的一种以最少数量的透镜零件获得高性能光学系统的最佳设计方法.然而,采用传统加工方法加工高质量的非球面光学零件,其难度和费用相当高,因而其应用仅限于一些特殊的光学系统.最近几年,一种被称之为磁流变... 非球面的使用为光学设计者提供的一种以最少数量的透镜零件获得高性能光学系统的最佳设计方法.然而,采用传统加工方法加工高质量的非球面光学零件,其难度和费用相当高,因而其应用仅限于一些特殊的光学系统.最近几年,一种被称之为磁流变精加工的非球面加工技术正日趋成熟,该技术比传统加工技术更加优越. 展开更多

关键词 非球面加工技术 磁流变精加工 非球面透镜 球差 光学设计 光学零件

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太空“千里眼”的神奇光学制造技术 被引量：1

14

作者 李圣怡 《中国基础科学》 2017年第1期24-26,51,F0004,共5页

如果能把一台望远镜放在人造卫星上发射到太空,就可能使人类的"千里眼"梦想变为现实,而大口径光学镜片的制造是其中的关键技术。本文简要介绍了相关国家973计划项目的主要研究内容,重点介绍了为获得纳米面形精度的大口径非球... 如果能把一台望远镜放在人造卫星上发射到太空,就可能使人类的"千里眼"梦想变为现实,而大口径光学镜片的制造是其中的关键技术。本文简要介绍了相关国家973计划项目的主要研究内容,重点介绍了为获得纳米面形精度的大口径非球面镜而开发的具有新原理的新一代可控柔体加工技术,包括磁流变(MRF)和离子束(IBF)加工等可控柔体加工技术。 展开更多

关键词 空间望远镜 碳化硅光学材料 磁流变加工 离子束加工

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