[发明专利]一种动态磁场辅助磁性复合流体超光滑表面的加工方法

说明书

本发明公开了一种动态磁场辅助磁性复合流体超光滑表面的加工方法，包括选用磁性复合流体以及其他组分进行配料，将所得磁性复合流体装入容器内持续搅拌，本发明利用在可变角度空间动态磁场作用下微米级颗粒(粒径在0.5～20μm之间)与加工表面见的微切削作用实现对工件表面材料的亚纳米级去除，可变角度磁场下对磁性复合流体中的微米级颗粒与工件表面间的界面材料去除进行充分的强化与引导，从而很大程度上提高材料表面原子的去除量，提高超光滑表面制造的效率。

技术领域

本发明涉及元件加工领域，尤其是涉及一种动态磁场辅助磁性复合流体超光滑表面的加工方法。

背景技术

随着现代光学的发展，对制造元件的模具提出超光滑表面的要求，要求表面粗糙度达到纳米级。具有较低的表面波纹度以及较高的面形精度；表面疵病与亚表面损伤尽可能减少，表面残余的加工应力极小。

具有磁性复合流体在磁场下具有较强的颗粒分散性和较高的粘度，使得其在超光滑表面加工领域具有重要的应用。在先技术中，姜晨[1]等人在一种可调式磁性复合流体抛光头机构 (公开号CN106863023A，公开日2017.06.20)中提出了一种磁铁可调节偏心距的抛光方法。但是，先技术应用磁性复合流体抛光三维结构模具的过程中会存在抛光材料去除量不均匀的缺点。

发明内容

本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

一种动态磁场辅助磁性复合流体超光滑表面的加工方法，包括以下步骤：

S1、选用磁性复合流体以及其他组分进行配料，利用超声波搅拌对所得流体进行分散2 分钟，再利用机械搅拌方法对其所得流体进行分散3分钟，制得所需的磁性复合流体；

S2、将所得磁性复合流体装入容器内持续搅拌；依次打开伺服电机，使磁场源固定装置和抛光液载板同时以给定速度反向旋转，产生空间动态磁场；

S3、打开伺服电机，使工件旋转；

S4、打开定量输出装置，将一定量机械混合抛光流体通过输出管喷注到抛光液载板底部；磁场与复合流体产生磁场效应，通过计算机控制多自由度工作台实现工件的特定运动，从而实现工件表面材料的可控去除。

S5、磁性复合流体的循环利用，抛光液载板上的磁性复合流体在对工件完成超光滑表面加工后，通过循环泵将使用过的磁性复合流体送入回收容器中，重新进行搅拌、冷却及分散，然后通过输出装置和输入管将磁性复合流体送回抛光液载板处，实现磁性复合流体的循环利用。

作为本发明进一步的方案：磁场源为方形、圆柱状、圆环状永久磁铁或其他电磁设备，磁场强度在0.3-0.6T的范围内。

作为本发明进一步的方案：磁性复合流体按质量百分计包括：微米级羟基铁粉颗粒 30～50％、磁流体35～55％、微米级磨粒8～15％、植物纤维0～5％。

作为本发明进一步的方案：所述的羟基铁粉颗粒的粒径0.3μm～12μm范围，磨粒为微米氧化铝颗粒、微米氧化铈颗粒、微米金刚石颗粒及上述无机微米颗粒的组合。

作为本发明进一步的方案：磁流体为内含纳米四氧化三铁的水基磁流体、油基磁流体、煤油基磁流体。

本发明的有益效果：本发明利用在可变角度空间动态磁场作用下微米级颗粒(粒径在 0.5～20μm之间)与加工表面见的微切削作用实现对工件表面材料的亚纳米级去除。可变角度磁场下对磁性复合流体中的微米级颗粒与工件表面间的界面材料去除进行充分的强化与引导，从而很大程度上提高材料表面原子的去除量，提高超光滑表面制造的效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明