[发明专利]一种磁流变弹性抛光轮、小口径非球面加工装置及方法

摘要

本发明公开了一种磁流变弹性抛光轮、小口径非球面加工装置及方法。所述磁流变弹性抛光轮包括基体材料，设置在基体材料内的粉状磨料和微米级磁性颗粒；所述粉状磨料均匀分布在基体材料内或分层设置在基体材料内；所述基体材料、粉状磨料和微米级磁性颗粒一起形成轮状结构，且磁流变弹性抛光轮设置在磁场内。本发明可以形成尺寸小于小口径非球面工件尺寸的稳定去除函数，对磨削后表面进行确定性面形修正抛光，获得亚纳米级粗糙度的无损光学表面。

主权项

1.一种利用小口径非球面弹性调控光整加工装置对小口径非球面工件进行加工的方法，其特征在于，所述小口径非球面弹性调控光整加工装置包括：用于与可转动的主轴(5)固定相联的不导磁刀杆(2)；磁流变弹性抛光轮(1)，用于对小口径非球面工件(6)进行抛光；以及套装在不导磁刀杆(2)上的电磁线圈(3)，用于与电源(4)电连接的所述电磁线圈(3)调整作用于磁流变弹性抛光轮(1)的磁场大小而改变磁流变弹性抛光轮(1)的弹性模量；所述磁流变弹性抛光轮包括基体材料，设置在基体材料内的粉状磨料和微米级磁性颗粒；所述粉状磨料均匀分布在基体材料内或分层设置在基体材料内；所述基体材料、粉状磨料和微米级磁性颗粒一起形成轮状结构，且磁流变弹性抛光轮使用时设置在磁场内；所述对小口径非球面工件进行加工的方法包括如下步骤：1)将小口径非球面工件(6)安装在机床的工件轴(8)上，将所述的小口径非球面弹性调控光整加工装置安装在机床主轴(5)上；2)调整机床的工作台，使磁流变弹性抛光轮的轴线相对于小口径非球面工件的轴线倾斜；3)加工前，测量小口径非球面工件初始面形Z0(x，y)，其中(x，y)为工件坐标；；4)将初始面形Z0(x，y)与理论面形Z(x，y)比较，计算小口径非球面工件各处需要抛除的材料去除量分布HR(x，y)，如下式：HR(x,y)＝Z0(x,y)‑Z(x,y)               (1)加工过程中，根据上述材料去除量分布，适时调整电磁线圈电流，改变施加在磁流变弹性抛光轮上的外部磁感应强度，从而调控磁流变弹性抛光轮弹性模量，使磁流变弹性抛光轮与小口径非球面工件不同部位接触形成的微小抛光斑具有不同材料去除率分布，在小口径非球面工件上不同部位获得不同的材料去除量，实现确定性抛光加工，修正面形，获取亚纳米级无损光学表面；所述电磁线圈电流随材料去除量分布的变化可用下式表示：其中I(x，y)为抛光工件上坐标(x，y)处时的电磁线圈电流，t为磁流变弹性抛光轮在工件上坐标(x，y)处的抛光时间，k为代表磁流变弹性抛光轮抛光能力的系数，v为小口径非球面工件与磁流变弹性抛光轮之间的相对运动速度，f1代表磁流变弹性抛光轮弹性模量关于电磁线圈电流的反函数，f2代表压强关于磁流变弹性抛光轮弹性模量的反函数。