磁流变抛光是实现锥镜低表面损伤、面形误差高效抑制的重要工艺，然而锥面磁流变抛光去除函数畸变严重、畸变规律复杂，而现有方法难以直接有效建立其去除函数模型，导致面形收敛效率低下。本文分析了锥面曲率效应对磁流变抛光去除函数畸变的影响机制，研究去除函数的基准化特征参数关于平均曲率的解析规律，建立了由平面到锥面的磁流变抛光去除函数演绎方法。该方法将锥面去除函数的长宽、体去除率、峰去除率演变规律综合纳入到演绎之中，更全面地反映了锥面曲率效应下的磁流变抛光去除函数的畸变特性，同时避免了理化特性参数测量以及复杂方程和非线性问题的求解，为实际工况下锥面去除函数演绎提供一种有效、低成本方法。重复性采斑实验结果显示锥面去除函数特征参数的演绎误差为3.20%~12.02%，证明了该演绎方法具有较强的适用性。

为了研究磁流变抛光液中磨粒团聚对光学玻璃元件的磨损性能，利用环境可控的直线往复式摩擦磨损试验机，以不锈钢球为对磨副，以熔石英为基底，系统地研究了磁流变抛光液中纳米金刚石磨粒团聚程度对熔石英摩擦磨损性能的影响，并利用光学显微镜、白光干涉仪等设备分析熔石英的磨损机制，最后将摩擦学实验结果与实际磁流变抛光结果进行对比。实验结果表明：纳米金刚石磨粒团聚程度越大，熔石英表面的材料去除率越大，磨损区域亚表面损伤情况越严重。当载荷为0.5 N时，熔石英在团聚磨粒作用下的磨损主要以黏着磨损为主，伴随着轻微的磨粒磨损，同时熔石英的亚表面无明显损伤；当载荷从0.5 N增加到4 N时，熔石英的磨损形式以磨粒磨损为主，熔石英的表面和亚表面出现大量损伤。采用相同磨粒团聚程度的抛光液进行熔石英磨损与磁流变抛光实验发现，熔石英在磁流变抛光过程中的材料去除率与磨损实验的材料去除率变化趋势保持一致，表明借助摩擦磨损实验在一定程度上可以预测实际磁流变抛光中的材料去除率。

硒化锌晶体作为常用的红外晶体材料，广泛应用于红外光学系统中。为了提高硒化锌晶体的加工质量及加工效率，提出了将磁流变抛光（MRF）与传统数控抛光(CCOS)技术相结合的方法，通过多组正交实验配置硒化锌晶体的磁流变抛光液，对一块口径为50 mm的硒化锌晶体展开磁流变抛光，再针对磁流变抛光后的表面痕迹进行传统数控抛光，在正压力为0.05~0.1 MPa范围内，经过30 min均匀抛光，硒化锌晶体的表面粗糙度由3.832 nm降低到1.57 nm，粗糙度得到明显改善。该方法有效提高了非球面硒化锌晶体的加工效率并改善了加工后的表面质量，对硒化锌晶体的非球面超精密加工具有重要的参考价值。

为解决现有医用钛合金接骨螺钉结构复杂、尺寸不一、表面毛刺较多等抛光难点，提出了一种新的抛光方法——滚筒式超声-磁流变复合抛光，并自主设计了滚筒式超声-磁流变复合抛光装置。该装置采用三磁极励磁结构的电磁铁励磁方式，通过理论计算与Maxwell仿真分析确定该励磁装置结构尺寸与线圈参数。搭建滚筒式超声-磁流变复合抛光实验平台，开展励磁电流单因素抛光实验，对抛光装置中磁流变液磁感应强度进行测试，并与仿真结果进行对比。当电磁铁励磁装置N极宽度为35 mm，线圈匝数为1 080匝，线径为1.25 mm时，可通入线圈的最大电流为5 A，抛光区域可形成良好的磁路特征，磁场分布可形成磁流变抛光区与磨粒更新区，磁流变抛光区磁感应强度最高可达0.57 T。滚筒内抛光区域磁流变液磁感应强度的测试值小于仿真值。抛光前后工件表面粗糙度变化率随励磁电流的增大先升高后降低，当电流为4 A时，表面粗糙度由1.39 μm降至0.435 μm，此时表面粗糙度变化率取得最大值68.7%。三磁极励磁结构的电磁铁励磁装置磁感应强度能够满足磁流变液在抛光时对磁场的要求，有效抛光区域较大。

针对抛光粉沉降特性数值计算这一超大规模非线性问题，基于Kahan线性化解决了超大规模流固耦合计算问题。研究了以羟基铁粉和硅油为主要成分组合而成的抛光粉多相流在梯度磁场下抛光区域的沉降特性。以质量分数70%、粒径5 µm的羟基铁粉和粘度为0.973 Pa·s的硅油组合而成的抛光粉为研究对象，实现了不同的抛光轮转速、不同嵌入深度以及不同羰基铁粉质量分数情况下的沉降规律分析。结果发现：磁流变抛光区域的抛光粉会随着抛光轮转速的增大而增多；当到达出口时，抛光粉的分布趋于稳定状态；抛光粉会随着嵌入深度的增加而增多并存在饱和区；羟基铁粉的质量分数以非线性的方式影响沉降能力。

近年来，磁流变抛光作为一种确定性加工方法已成为获得高精度非球面的重要手段。作者以回转对称二次抛物面为例，分析了磁流变抛光中使用抛光轮校正工件位置的理论方法，并通过实验在Φ230 mm熔石英样件上验证对刀理论，分别在X方向和Y方向以少于3次的调整次数校正工件位置，实现了X方向、Y方向偏置量均低于0.009 mm；采用磁流变抛光技术对工件进行了修形实验验证，加工后面形精度RMS由λ/7收敛至λ/40。实验结果表明：作者提出的非球面工件位置对刀校正方法简单、可靠，能够很好地对工件进行精确定位，利于高精度非球面磁流变抛光加工。

磁流变抛光能够高效去除光学元件表面的低频误差，但同时也引入了中频误差，而中频误差的存在对光学系统的性能造成了严重影响，必须对其进行有效控制。对常用的光栅轨迹和螺旋轨迹进行了研究，发现规则的抛光轨迹导致卷积过程与实际去除过程不一致，会引入对称的迭代误差，而迭代误差是中频误差恶化的重要因素。基于对光栅轨迹和螺旋轨迹的研究，提出了一种变距螺旋矩阵轨迹优化方法，以降低光学元件中频误差。该轨迹通过打乱螺旋矩阵轨迹的螺距保留了光栅轨迹和螺旋轨迹简单易行的优点，同时也改变了轨迹线间的随机性。通过对加工前后的面形进行功率谱分析，验证了该轨迹能够有效降低其表面的中频误差，较光栅线和螺旋线中频收敛效率综合提高了26.59%。

磁流变抛光在其实际工作过程中，抛光区域几何特征的不同将会对流场创成的关键参数产生很大的影响。针对此问题建立三维模型与实验仿真展开研究。在研究抛光区域几何特征与流场创成关键参数的关系时，先改变抛光区域形状，观察其对流场创成中剪切应力、压力产生的影响；再控制抛光区域的形状相同时，通过改变抛光区域尺寸大小，观察对流场创成中剪切应力、压力产生的影响。结果表明：当抛光区域形状不同时，抛光区域为凹面时剪切应力最大，抛光区域为凸面时剪切应力最小。当抛光区域形状为凸面时，抛光区域两边的剪切应力随着抛光区域曲率大小增大而增大；当抛光区域形状为凹面，抛光区域两边的剪切应力随着抛光区域曲率大小增大而减小。当抛光区域形状不同时，抛光区域为凹面时压力最大，抛光区域为凸面时压力最小。当抛光区域形状为凸面时，抛光区域处的压力随着抛光区域曲率增大而增大；当抛光区域形状为凹面时，抛光区域处的压力随着抛光区域曲率增大而减小。

为了研究磁流变抛光后元件表面“彗尾状缺陷”的生成和演变机理，本文以石英玻璃为样品，分析了磁流变抛光时抛光液中抛光颗粒浓度与水分含量对彗尾状缺陷的影响。研究表明，彗尾状缺陷的生成与元件表面存在的原始缺陷相关，抛光颗粒在缺陷处的堆积是造成原始缺陷转变成彗尾状缺陷的主要原因。随着抛光颗粒浓度的增加，抛光颗粒在原始缺陷处的堆积明显，生成的彗尾状缺陷数量增加；然而随着水分含量的增加，抛光液的流动性增强，抛光颗粒在缺陷处堆积效应减弱，彗尾状缺陷出现的数量降低。在磁流变抛光过程中，原始凹坑缺陷首先演变成彗尾状缺陷，彗尾状缺陷的头部凹坑深度相对于原始缺陷表现出先增加再降低的趋势；而凹坑的边缘角度随抛光的进行单调增加，直到缺陷被完全去除。本文的研究结果为磁流变抛光中抑制元件表面彗尾状缺陷的生成奠定了理论基础，有助于后期研发控制彗尾状缺陷的抛光液和工艺优化方法。