磁流变抛光专利技术综述

摘 要：磁流变抛光技术广泛应用于加工要求高的精密和超精密领域，尤其是光学加工方面。文章针对于磁流变抛光技术进行了相关介绍，并结合申请人对国内外专利情况以及专利技术进行分析和介绍。

关键词：磁流变抛光;专利;申请人

磁流变抛光技术是应用于高精密加工领域中的加工方法，相对于传统抛光方法，其加工过程便于控制，加工精度高，具有对工件表面损伤较小、抛光效果好、不产生次表面损伤、适合复杂表面加工等优点。

磁流变抛光（Magnetorheological Finishing，MRF）的基本原理：在外加磁场的作用下，磁流变液从牛顿流体变成粘性较大的具有一定塑性的类固态Bingham流体，磁流变抛光液中的磁敏粉粒会沿着磁场分布线形成链状结构，均匀混合在液体中的磨料会附着在铁粉链状结构表面，在相对工件运动时产生强剪切力，从而实现抛光加工。

1 国内外相关专利申请人状况：

磁流变抛光领域，其中国外主要申请人中企业相对比较多，相关专利技术得到了很好的实施和应用。国内申请人各大学和研究院所居多，其中国外申请人中美国QED公司的专利申请量居于首位，国内申请人中广东工业大学、浙江师范大学和中国人民解放军国防科学技术大学申请量相对也排名靠前。

2 国外主要申请人以及其专利技术进行介绍：

2.1   1995年，拜卢克普科学公司和罗切斯特大学在专利文献（WO9714532A1，19970424）中提出一种表面加工方法及装置：在工件和载液表面间的间隙处施加磁场;将磁流变流体置于载液表面上;使载液表面移过工件，磁流变流体流过间隙，形成瞬时精加工工具;使工件和工作区域相对运动;收集磁流变流体并使其返回流体源。

2.2   1999年，美国QED公司在专利文献（US5951369A，19990914）中提出一种改进的系统，内联流量计与加压泵的旋转速度闭环连接，以确保到工作区的磁流变流体（MRF）的流量是恒定的。用于工作区处的场磁体的不对称极片沿着工作区上游的轮表面延伸磁场，以允许MRF在其接合工件之前完全磁加强，同时最小化粘度计附近的边缘场，并且缩短沿着工作区下游的轮表面的磁场，用于增加所述磁流变整理的基板的有效性。

2.3  2012年，美国QED公司在专利文献（WO2012088002 A2，20120628、WO2012142221A1，20120628）中提出提供集成流体管理模块，对MR流体性能进行动态控制，实现总体系统的稳定性和去除率的稳定性，以提高光学器件在磁流变抛光时的高质量。其简化了磁流变抛光系统，降低了系统建设和操作的成本、增加了运行时间的百分比、提高了基材的质量和系统的灵活性。

3.磁流变抛光技术在国内的研究起步较晚，但是从2007年开始至今，申请量逐渐增大，其中广东工业大学、浙江师范大学和中国国防科大的申请量相对增长稳定，以下对国内主要申请人及相关专利技术进行介绍：

3.12007年，广东工业大学的阎秋生等人在专利文献（CN100999061A，20070718）中提出研磨抛光方法，是在磁流变液中加入游离磨料作为研磨抛光液注入磁性体与工件表面之间，在磁场作用下磁流变液中的铁磁粒子成串排列将磨料微粒包裹、约束在磁性体端面，形成磁性研磨刷。

3.2   2008年，中国人民解放军国防科学技术大学的彭小强在专利文献（CN101249626A，20080827）中提出磁流变抛光装置包括机床、抛光装置、磁流变抛光液循环系统及控制系統;机床具有四个或四个以上的自由度，抛光装置固定于机床上并位于机床上待加工工件的正上方。该磁流变抛光装置用于大口径非球面光学零件的加工，其结构简单紧凑、成本低廉、控制简单、适用范围广、加工能力强。

3.3 2017年，浙江师范大学的王鸿云等人在专利文献（CN106378667 A 20170208）中提出自动分离式磁流变抛光机，包括旋转振动轮、第一从动轮、第二从动轮和皮带，皮带绕在旋转振动轮、第一从动轮和第二从动轮上，皮带上设有导磁刷，旋转振动轮和第一从动轮在同一水平线上，第二从动轮的下方设有储蓄皿，储蓄皿内设有磁流变抛光液，第二从动轮的水平高度低于旋转振动轮使导磁刷浸入磁流变抛光液，旋转振动轮、第一从动轮和第二从动轮内均设有第一永磁铁，第二从动轮和旋转振动轮之间、旋转振动轮和第一从动轮之间也设有第一永磁铁。

3.4 2018年广东工业大学的阎秋生等人在专利文献（CN108032148A，20180515）中提出一种磁流变抛光设备，该设备包括：磁抛光轮，所述磁抛光轮设有磁铁。该设备能够根据不同的加工对象的形状，对磁铁进行修整，从而能够对不同形状的加工对象进行抛光，以实现大平面工件和非自由曲面等不同形状工件表面的高效超光滑加工，能够对曲面进行加工，适应加工对象的形状变化。

磁流变抛光技术已经取得了相当大的进展，并广泛应用于精密超精密加工，其加工质量、加工效率高可以有效去除亚表面损伤层。在磁流变抛光技术研究中，国内公司以及院校相对于国外来说，虽然起步较晚，但是发展很快。今后应该进一步加强磁流变抛光机理与加工模型以及磁流变液的研究，提高加工质量和加工效率，将其广泛用于光学元件的加工以及机械制造加工，成为一项真正的先进制造技术。

参考文献：

[1]康桂文.磁流变抛光技术的研究现状及其发展[J].机床与液压，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]广东工业大学.基于磁流变效应的研磨抛光方法及其抛光装置：CN100999061A，2007-07-18

[6]中国人民解放军国防科学技术大学.用于大口径非球面光学零件的磁流变抛光装置：CN101249626A，2008-08-27

[7]浙江师范大学.自动分离式磁流变抛光机：CN106378667A，2017-02-08

[8]广东工业大学.一种磁流变抛光方法及设备：CN108032148A，2018-05-15

作者简介：

苏文涛（1983-10）男，汉，籍贯：河北保定，最高学历：硕士;目前职称：中级。