中国工程物理研究院机械制造工艺研究所, 四川 绵阳 621000
抛光液黏度是影响射流抛光(FJP)效果的重要因素,针对硬脆光学元件射流抛光中对抛光液黏度缺乏系统研究的现状,研究了抛光液黏度变化对材料去除函数的影响。建立射流抛光连续相、离散相模型和磨损模型,计算不同黏度下磨粒运动轨迹,分析磨料颗粒撞击速度矢量随黏度的变化规律。配置不同黏度相同质量分数的抛光液,结合BK7工件静态采斑实验研究与塑性磨损理论计算,获得不同黏度下的材料去除函数,分析黏度对去除函数的影响机制,并进一步研究由此引起的工件表面粗糙度变化。结果表明:随着抛光液黏度增大,材料去除函数的去除深度减小、去除形状及去除范围保持不变,这有利于降低工件表面粗糙度。该研究扩展了现有光学元件射流抛光材料去除理论,对实际抛光液黏度调控具有理论指导意义。
光学加工 射流抛光 抛光液 黏度 材料去除 光学学报
2018, 38(12): 1222003
Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun, 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049, China
3 Key Laboratory of Optical System Advanced Manufacturing Technology, Chinese Academy of Sciences, Changchun, 130033, China
A rigid conformal (RC) lap can smooth mid-spatial-frequency (MSF) errors, which are naturally smaller than the tool size, while still removing large-scale errors in a short time. However, the RC-lap smoothing efficiency performance is poorer than expected, and existing smoothing models cannot explicitly specify the methods to improve this efficiency. We presented an explicit time-dependent smoothing evaluation model that contained specific smoothing parameters directly derived from the parametric smoothing model and the Preston equation. Based on the time-dependent model, we proposed a strategy to improve the RC-lap smoothing efficiency, which incorporated the theoretical model, tool optimization, and efficiency limit determination. Two sets of smoothing experiments were performed to demonstrate the smoothing efficiency achieved using the time-dependent smoothing model. A high, theory-like tool influence function and a limiting tool speed of 300 RPM were obtained.
Optics design and fabrication Optics design and fabrication optics fabrication optics fabrication polishing polishing Photonic Sensors
2017, 7(2): 171–181
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
针对现有光学加工抛光头运动方式由于光栅形或螺旋形等对称扫描方式带来的运动轨迹间的迭代误差，提出随机轨迹抛光运动方式。随机轨迹方法通过随机轨迹算法随机生成镜面离散点的抛光顺序和抛光轨迹，采用随机轨迹驻留时间补偿方法控制镜面离散点的驻留时间，对各个点进行相应大小的材料去除。实验结果显示，随机轨迹方法产生的抛光运动轨迹表现为混乱分布，从而把运动轨迹间的迭代误差均匀分布在整个镜面上，与规则运动轨迹方式相比降低了轨迹误差分布。
光学加工 射流抛光 运动轨迹 抛光误差 随机轨迹
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
研究了射流抛光材料去除面形不呈理想的对称形和重复抛光材料去除量的波动不稳性，分析认为射流抛光过程稳定性和误差因素会影响材料去除的不稳定性。分析了射流系统的误差影响因素，其主要由压力波动、磨粒沉降作用和流体的紊动作用等部分组成，并研究了各误差影响因素的产生机理和对材料去除的影响。通过仿真和实验分析，得到压力波动、磨粒沉降作用和流体紊动作用的波动范围，构建了基于各误差的材料去除稳定性的完整表达式，理论计算误差范围与实验误差范围吻合。
光学制造 射流抛光 误差分析 材料去除稳定性
1 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
冲击角度会影响冲击射流的动力特性,对射流抛光的材料去除面形和去除量大小有重要的影响。利用计算流体动力学理论进行了冲击角度对射流抛光中材料磨蚀的影响的仿真和实验研究,分析了冲击角度对冲击射流特性的影响,结合实验研究,基于射流厚度、壁面速度和压力等几个方面分析了冲击角度对材料去除面形的影响,得到了材料去除分布与冲击角度的去除模型的关系描述公式,其材料去除面形分布与实际抛光面形能很好的符合。
光学加工 射流抛光 冲击角度 材料去除
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
分析了喷射距离对射流抛光效果的影响, 基于计算流体动力学进行了喷射距离的分析和优化.通过构建射流抛光不同喷射距离的物理模型, 采用能更好地处理流线弯曲程度较大的流动的RNG k-ε紊流模型应用于射流抛光的数学建模, 使用SIMPLEC算法对射流模型进行数值计算, 得到了不同模型的射流抛光冲击射流流场及工件壁面上的冲击压力、紊动强度、壁流速度分布.根据射流抛光对冲击射流特性的要求, 比较和分析不同喷距模型的数值仿真结果, 结果显示, 射流抛光最优化喷距范围为喷嘴口径的10倍至12倍之间.
光学加工 射流抛光 计算流体动力学 喷射距离 Optics fabrication Fluid jet polishing Computational fluid dynamics Optimization of jet distance
