[01258061]高效高精密磁流变抛光机产业化产品样机研制

为解决超光滑、无亚表面损伤、高精密光学制造技术，本项目基于“环带接触式”磁流变抛光的原理，在西安工业大学前期的磁流变抛光工程样机研究开发的基础上，完成了高效高精密磁流变抛光机产业化产品样机研制，并获取了三项国家发明专利授权：

（1）用于光学材料去除、抛光的装置及其应用方法和应用，授权号zl201310400822.4;

（2）一种任意曲率半径光学零件的加工设备，授权号zl201210279461.8;

（3）一种针对融石英光学元件进行抛光的方法及其装置，授权号zl201310402129.0。

样机主要技术指标：

（1）加工口径：Φ150mm;

（2）面形精度：0.5λ PV;

（3）表面粗糙度：小于1nm Ra;

（4）初始表面粗糙度大于150nm Ra到表面粗糙度小于1nm Ra的玻璃基片加工小于3小时。

样机可用于石英晶体、蓝宝石材料、光学玻璃、光电子材料等硬脆材料的平面零件的磁流变抛光，有效解决强激光系统和高精密光电产品中超光滑和无亚表面损伤的高精密光学零件制造的共性瓶颈技术问题。

样机加工的蓝宝石Φ150mm样品经“西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室”检测，PV、Sq分别达到0.1155μm、0.672nm。成果可服务光学制造企业、进行光学技术研发的大专院校和研究所、半导体光电子等行业。

1课题来源与背景项目以国家和陕西省光电子产业和国防工业中现代光学制造技术和光学应用技术长远需求为牵引，依托于“13115”科技创新工程中心（陕西省光学先进制造工程技术研究中心），得到了陕西省“2012年科技统筹创新工程计划项目指南”中“高端装备制造技术及新产品”的专项资金支持。

在当前国家急需研究的前沿技术领域，光电仪器已成为具有国家战略意义的核心技术，光电仪器的核心部件是光学与光电元件，光学先进制造技术中的若干技术领域，已成为具有国家战略意义的核心技术。

在国防、能源领域中大功率激光技术，在航空航天等动态测试领域必需的激光陀螺，在国防领域大量需求的激光导引头等一系列高精密光电产品中，传统的光学元件加工技术不能满足技术需求，产生了较大的激光后向散射，限制了产品的定位精度、探测灵敏度和探测距离。

超光滑、无亚表面损伤的高精密光学零件制造技术已经成为强激光系统和高精密光电产品中的共性瓶颈技术问题。

2研究目的与意义磁流变抛光技术是将电磁学和流体动力学理论相结合并应用于光学加工的一种技术。它是一种新兴的光学加工方法，其抛光工具利用磁流变体的特殊特性，不会产生表面破坏。项目组开展的磁流变抛光技术是基于“环带接触式”的抛光原理，与目前国内外研究相比，具有较高的加工效率、可消除光学元件表面的中高频误差、对机床的机械结构的精度要求相对较低等显著优点，适于低损伤、高精密光学表面的高效加工。本项目目的是基于西安工业大学已积累的磁流变抛光装置和工艺研究，研制高效高精密磁流变抛光机产业化产品样机，进而实现超光滑光学表面光学元件的制造。

3主要论点与论据本研究采用一个环带状的磁流变柔性精磨抛光磨具，与运动工件紧密接触，磁场使磁流变液形成一个环带的固态状物体，表面随着工件表面形状变化，实现了有较大面积的面接触，具有较高的去除效率。在工件运动时，磁流变柔性精磨抛光磨具在工件表面产生剪切力，实现对工件表面材料的去除。可适应不同曲率半径面形的加工且达到了超精加工的目的。

另外，重要的一点磁流变液形成的固态状物体是可塑性的，随着工件表面形状变化，相对于工件来说它是一种柔性抛光，这为研究非球面抛光提供了依据本研究技术难点在于如何实现磁流变面抛光的技术，一是要解决工件的运动问题;二是要解决大面积高强度磁场问题。

技术方案采用永久磁铁产生大面积高强度磁场，并分布在一个大口径的运动的环带盘上，形成大的环形磁场。永久磁铁的表面磁场强度要达到0.4T以上，由于永久磁铁是分离分布，要保证工件被均匀抛光，工件的运动不仅要公转，还要有自转。

4 创见与创新环带式磁流变抛光装置属于国内外首创。研制的环带式磁流变抛光装置基于“环带接触式”的抛光思想和磁流变抛光的原理，是一种应用于高精密光学元件快速高效加工技术。项目获得了”用于光学材料去除、抛光的装置及其应用方法和应用”等三项国家发明专利授权。

5 社会经济效益，存在的问题该项产品所采用的环带式磁流变抛光技术，能够实现精密光学元件磁流变高速抛光的新技术，可进行低损伤、高精密光学表面的高效加工，实现超光滑、无亚表面损伤的高精密光学零件制造，解决了激光系统和高精密光电产品中的共性瓶颈技术问题。

属于国内外首创，与目前国内外研究相比，具有较高的加工效率、可消除光学元件表面的中高频误差、对机床的机械结构的精度要求相对较低等显著优点。

技术相对比较先进，具有较强的竞争力。

产品可进一步推广实现批量销售，主要市场有光学制造企业、进行光学技术研发的大专院校和研究所、半导体光电子行业，产业化前景广阔。