Magnetorheological finishing method that combines mechanical and virtual axes

Tao ZHANG; Jian-guo HE; Wen HUANG; Wei FAN; Yun-fei ZHANG

doi:10.37188/OPE.20212902.0286

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Magnetorheological finishing method that combines mechanical and virtual axes

Micro/Nano Technology and Fine Mechanics | 更新时间：2021-03-05

- Magnetorheological finishing method that combines mechanical and virtual axes
- Optics and Precision Engineering Vol. 29, Issue 2, Pages: 286-296(2021)
- 作者机构：
  
  中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳 621900
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20212902.0286
  CLC： TH706
- Received：28 October 2020，
  
  Revised：20 November 2020，
  
  Published：15 February 2021
- 稿件说明：
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张韬,何建国,黄文等.机械轴与虚拟轴复合的磁流变抛光[J].光学精密工程,2021,29(02):286-296.

ZHANG Tao,HE Jian-guo,HUANG Wen,et al.Magnetorheological finishing method that combines mechanical and virtual axes[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(02):286-296.
张韬,何建国,黄文等.机械轴与虚拟轴复合的磁流变抛光[J].光学精密工程,2021,29(02):286-296. DOI： 10.37188/OPE.20212902.0286.

ZHANG Tao,HE Jian-guo,HUANG Wen,et al.Magnetorheological finishing method that combines mechanical and virtual axes[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(02):286-296. DOI： 10.37188/OPE.20212902.0286.

摘要

传统的磁流变抛光工艺采用抛光缎带的固定位置对工件进行法向加工，由于机床转轴的行程限制，工件陡度较高区域不可达，当前基于等效磁场原理的变切触点抛光方法存在着等效磁场实现成本高，没有充分发挥机械轴与虚拟轴相结合的抛光能力等问题。本文针对这些问题提出了一种用于加工高陡度曲面元件的方法，分析了保证去除函数稳定的磁场特点，通过磁场测量实验验证了磁场的稳定范围，通过采斑实验确定了去除函数稳定的虚拟轴范围为±12°，提出了将虚拟轴与机械轴复合使用的加工方法，并基于刚体变换实现了该加工方法下的坐标解算。最后，通过增加倾角的球面件抛光实验，将球面元件95%口径的PV值收敛为0.096

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，RMS值收敛为0.012

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，实验结果表明虚拟轴和机械轴复合抛光方法具有针对高陡度曲面的修形能力。

Abstract

The conventional magnetorheological finishing employs a fixed position of the polishing ribbon to perform normal processing on the workpiece. However， the processing area of the workpiece is greatly restricted by the limited stroke of the machine tool rotary axis. Recently， shortcomings of the current polishing method have been identified based on the principle of equivalent magnetic fields， which implies a high cost for realizing an equivalent magnetic field and insufficient polishing ability due to the fact that the mechanical and virtual axes are not combined. A method for processing a high-gradient curved surface was thus proposed in this study. The characteristics of the magnetic field that ensure the stability of the removal function were then analyzed， and the magnetic field stability range was verified through a magnetic field measurement experiment. The study also conducted a spot-taking experiment， which determined that the feasible range of the virtual axis for the removal function stability was ±12°. A machining method that combines the virtual and mechanical axes was then proposed， and a coordinate calculation for the machining method was realized based on rigid body transformation. Finally， the study conducted a spherical polishing experiment with an greater inclination angle. Results shows that the peak-valley（PV） value of the spherical workpiece with a 95% aperture size converges to 0.096

， and the root mean square（RMS） value converges to 0.012

， indicating that the proposed composite polishing method of virtual and mechanical axes can obtain a high-gradient surface.

关键词

Keywords

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