磁流變拋光專利技術(shù)綜述

摘 要：磁流變拋光技術(shù)廣泛應(yīng)用于加工要求高的精密和超精密領(lǐng)域，尤其是光學(xué)加工方面。文章針對于磁流變拋光技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)介紹，并結(jié)合申請人對國內(nèi)外專利情況以及專利技術(shù)進(jìn)行分析和介紹。

關(guān)鍵詞：磁流變拋光;專利;申請人

磁流變拋光技術(shù)是應(yīng)用于高精密加工領(lǐng)域中的加工方法，相對于傳統(tǒng)拋光方法，其加工過程便于控制，加工精度高，具有對工件表面損傷較小、拋光效果好、不產(chǎn)生次表面損傷、適合復(fù)雜表面加工等優(yōu)點(diǎn)。

磁流變拋光（Magnetorheological Finishing，MRF）的基本原理：在外加磁場的作用下，磁流變液從牛頓流體變成粘性較大的具有一定塑性的類固態(tài)Bingham流體，磁流變拋光液中的磁敏粉粒會沿著磁場分布線形成鏈狀結(jié)構(gòu)，均勻混合在液體中的磨料會附著在鐵粉鏈狀結(jié)構(gòu)表面，在相對工件運(yùn)動時產(chǎn)生強(qiáng)剪切力，從而實(shí)現(xiàn)拋光加工。

1 國內(nèi)外相關(guān)專利申請人狀況：

磁流變拋光領(lǐng)域，其中國外主要申請人中企業(yè)相對比較多，相關(guān)專利技術(shù)得到了很好的實(shí)施和應(yīng)用。國內(nèi)申請人各大學(xué)和研究院所居多，其中國外申請人中美國QED公司的專利申請量居于首位，國內(nèi)申請人中廣東工業(yè)大學(xué)、浙江師范大學(xué)和中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)申請量相對也排名靠前。

2 國外主要申請人以及其專利技術(shù)進(jìn)行介紹：

2.1? ?1995年，拜盧克普科學(xué)公司和羅切斯特大學(xué)在專利文獻(xiàn)（WO9714532A1，19970424）中提出一種表面加工方法及裝置：在工件和載液表面間的間隙處施加磁場;將磁流變流體置于載液表面上;使載液表面移過工件，磁流變流體流過間隙，形成瞬時精加工工具;使工件和工作區(qū)域相對運(yùn)動;收集磁流變流體并使其返回流體源。

2.2? ?1999年，美國QED公司在專利文獻(xiàn)（US5951369A，19990914）中提出一種改進(jìn)的系統(tǒng)，內(nèi)聯(lián)流量計與加壓泵的旋轉(zhuǎn)速度閉環(huán)連接，以確保到工作區(qū)的磁流變流體（MRF）的流量是恒定的。用于工作區(qū)處的場磁體的不對稱極片沿著工作區(qū)上游的輪表面延伸磁場，以允許MRF在其接合工件之前完全磁加強(qiáng)，同時最小化粘度計附近的邊緣場，并且縮短沿著工作區(qū)下游的輪表面的磁場，用于增加所述磁流變整理的基板的有效性。

2.3? 2012年，美國QED公司在專利文獻(xiàn)（WO2012088002 A2，20120628、WO2012142221A1，20120628）中提出提供集成流體管理模塊，對MR流體性能進(jìn)行動態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)總體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和去除率的穩(wěn)定性，以提高光學(xué)器件在磁流變拋光時的高質(zhì)量。其簡化了磁流變拋光系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)建設(shè)和操作的成本、增加了運(yùn)行時間的百分比、提高了基材的質(zhì)量和系統(tǒng)的靈活性。

3.磁流變拋光技術(shù)在國內(nèi)的研究起步較晚，但是從2007年開始至今，申請量逐漸增大，其中廣東工業(yè)大學(xué)、浙江師范大學(xué)和中國國防科大的申請量相對增長穩(wěn)定，以下對國內(nèi)主要申請人及相關(guān)專利技術(shù)進(jìn)行介紹：

3.12007年，廣東工業(yè)大學(xué)的閻秋生等人在專利文獻(xiàn)（CN100999061A，20070718）中提出研磨拋光方法，是在磁流變液中加入游離磨料作為研磨拋光液注入磁性體與工件表面之間，在磁場作用下磁流變液中的鐵磁粒子成串排列將磨料微粒包裹、約束在磁性體端面，形成磁性研磨刷。

3.2? ?2008年，中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)的彭小強(qiáng)在專利文獻(xiàn)（CN101249626A，20080827）中提出磁流變拋光裝置包括機(jī)床、拋光裝置、磁流變拋光液循環(huán)系統(tǒng)及控制系統(tǒng);機(jī)床具有四個或四個以上的自由度，拋光裝置固定于機(jī)床上并位于機(jī)床上待加工工件的正上方。該磁流變拋光裝置用于大口徑非球面光學(xué)零件的加工，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、控制簡單、適用范圍廣、加工能力強(qiáng)。

3.3 2017年，浙江師范大學(xué)的王鴻云等人在專利文獻(xiàn)（CN106378667 A 20170208）中提出自動分離式磁流變拋光機(jī)，包括旋轉(zhuǎn)振動輪、第一從動輪、第二從動輪和皮帶，皮帶繞在旋轉(zhuǎn)振動輪、第一從動輪和第二從動輪上，皮帶上設(shè)有導(dǎo)磁刷，旋轉(zhuǎn)振動輪和第一從動輪在同一水平線上，第二從動輪的下方設(shè)有儲蓄皿，儲蓄皿內(nèi)設(shè)有磁流變拋光液，第二從動輪的水平高度低于旋轉(zhuǎn)振動輪使導(dǎo)磁刷浸入磁流變拋光液，旋轉(zhuǎn)振動輪、第一從動輪和第二從動輪內(nèi)均設(shè)有第一永磁鐵，第二從動輪和旋轉(zhuǎn)振動輪之間、旋轉(zhuǎn)振動輪和第一從動輪之間也設(shè)有第一永磁鐵。

3.4 2018年廣東工業(yè)大學(xué)的閻秋生等人在專利文獻(xiàn)（CN108032148A，20180515）中提出一種磁流變拋光設(shè)備，該設(shè)備包括：磁拋光輪，所述磁拋光輪設(shè)有磁鐵。該設(shè)備能夠根據(jù)不同的加工對象的形狀，對磁鐵進(jìn)行修整，從而能夠?qū)Σ煌螤畹募庸ο筮M(jìn)行拋光，以實(shí)現(xiàn)大平面工件和非自由曲面等不同形狀工件表面的高效超光滑加工，能夠?qū)η孢M(jìn)行加工，適應(yīng)加工對象的形狀變化。

磁流變拋光技術(shù)已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，并廣泛應(yīng)用于精密超精密加工，其加工質(zhì)量、加工效率高可以有效去除亞表面損傷層。在磁流變拋光技術(shù)研究中，國內(nèi)公司以及院校相對于國外來說，雖然起步較晚，但是發(fā)展很快。今后應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)磁流變拋光機(jī)理與加工模型以及磁流變液的研究，提高加工質(zhì)量和加工效率，將其廣泛用于光學(xué)元件的加工以及機(jī)械制造加工，成為一項(xiàng)真正的先進(jìn)制造技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]康桂文.磁流變拋光技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展[J].機(jī)床與液壓，2008?36（3）：173-176.

[2]UNIV ROCHESTER，BYELOCORP SCI INC.Magneto-rheological finishing of edges of optical elements：WO9714532A1.1997-04-24

[3]QED TECHNOLOGIES INC.Magnetorheological finishing system e.g. for polishing of optical element：US5951369A.1999-09-14

[4]QED TECHNOLOGIES INC.Sensor system for management module in magnetorheological finishing system to sense concentration of magnetic particles in magnetorheological fluid， has electrical circuit whose impedance is proportional to concentration of particles：WO2012142221A1/WO2012088002A2.2012-06-28

[5]廣東工業(yè)大學(xué).基于磁流變效應(yīng)的研磨拋光方法及其拋光裝置：CN100999061A，2007-07-18

[6]中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué).用于大口徑非球面光學(xué)零件的磁流變拋光裝置：CN101249626A，2008-08-27

[7]浙江師范大學(xué).自動分離式磁流變拋光機(jī)：CN106378667A，2017-02-08

[8]廣東工業(yè)大學(xué).一種磁流變拋光方法及設(shè)備：CN108032148A，2018-05-15

作者簡介：

蘇文濤（1983-10）男，漢，籍貫：河北保定，最高學(xué)歷：碩士;目前職稱：中級。