УДК: 62-408 535 532.5

Магнитореологическое полирование оптических поверхностей

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Кордонский В.И., Городкин С.Р. Магнитореологическое полирование оптических поверхностей // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 9. С. 81–95.

Kordonskiĭ V. I., Gorodkin S. R. Magnetorheological polishing of optical surfaces [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2012. V. 79. № 9. P. 81–95.

Ссылка на англоязычную версию:

V. I. Kordonskiĭ and S. R. Gorodkin, "Magnetorheological polishing of optical surfaces," Journal of Optical Technology. 79(9), 588-598 (2012). https://doi.org/10.1364/JOT.79.000588

Аннотация:

В работе обсуждается широко используемый в производстве точной оптики принцип магнитореологического (МР) полирования, а также приведены результаты обработки оптических деталей сложной формы. В теоретической части, применительно к методу МР полирования, рассматривается концепция уноса материала с обрабатываемой поверхности, основанная на принципе сохранения импульса частицами бинарной абразивной суспензии. Согласно предлагаемой модели нормальные к поверхности силы, требуемые для внедрения абразивных частиц в полируемый материал, обеспечиваются за счет их взаимодействия у поверхности с более массивными базисными (магнитными) частицами, которые в сдвиговом потоке концентрированной суспензии подвержены флуктуациям и обмениваются импульсом с абразивными частицами.

Ключевые слова:

магнитореологическое полирование, магниторелогическая полировальная жидкость, унос материала, моделирование, гранулярное течение

Коды OCIS: 240.5450; 220.0220

Список источников:

1. Marinescu I., Uhlmann E., T. Doi. Handbook of Lapping and Polishing // CRC Press. 2006. 492 р.
2. Walker D.D., Beaucamp A.T.H., Brooks D., Freeman R., King A., McCavana G., Morton R., Riley D., Simms J. Novel CNC polishing process for control of form and texture on aspheric surfaces // Proc. SPIE. 2001. V. 451. P. 267–276.
3. Momber A., Kovacevic R. Principles of Abrasive Water Jet Machining. New-York: Springer, 1998. 394 p.
4. Booij S. M. Fluid jet polishing. Doctoral thesis, Technische Universiteit Delft, 2003. 168 p.
5. Mori Y., Yamauchi K., Endo K. Mechanism of atomic removal in elastic emission machining // J. Jpn. Soc. Prec. Eng. 1997. V. 10. P. 24–28.
6. Kordonsky W., Prokhorov I., Gorodkin S., Gorodkin G., Gleb L., Kashevsky B. Magnetorheological polishing devices and methods // U.S. patent № 5449313. 1993.
7. Kordonski W., Golini D., Hogan S. System for abrasive jet shaping and polishing of a surface using magnetorheological fluid // U.S. patent № 5971835. 1999.
8. Kordonski W., Jacobs S. Magnetorheological finishing // Int. J. Mod. Phys. 1996. V. B-10. P. 2837–2848.
9. Kordonski W., Shorey A., Tricard M. Magnetorheological jet finishing technology // J. Fluid Eng. 2006. V. 128. P. 20–26.
10. Lambropoulos J., Miao C., Jacobs S. Magnetic field effects on shear and normal stresses in magnetorheological finishing // Opt. Express. 2010. V. 18. P. 19713–19723.
11. Shorey A., Jacobs S., Kordonski W., Gans R. Experiments and observations regarding the mechanisms of glass removal in magnetorheological finishing // Appl. Opt. 2001. V. 40. P. 20–33.
12. DeGroote J., Marino A., Wilson J., Bishop A., Lambropoulos J., Jacobs S. Removal rate model for magnetorheological finishing (MRF) of glass // Appl. Opt. 2007. V. 46. P. 7927–7941.
13. Miao C., Shafrir S., Lambropoulos J., Jacobs S. Normal force in magnetorheologiсal finishing // Proc. SPIE. 2009. V. 7426. P. 74260C.
14. Miao C., Shafrir S., Lambropoulos J., Mici J., Jacobs S. Shear stress in magnetorheological finishing for glasses // Appl. Opt. 2009. V. 48. P. 2585–2594.
15. Dai Y., Song C., Peng X., Shi F. Calibration and prediction of removal function in magnetorheological finishing // Appl. Opt. 2010. V. 49. P. 298–306.
16. Kordonski W., Gorodkin S. Material removal in magnetorheological finishing of optics // Appl. Opt. 2011. V. 50. P. 1984–1994.

17. Kordonski W. Elements and devices based on magnetorheological effect // J. Intell. Mater. Syst. Struct. 1993. V. 4. P. 65–69.
18. Menapace J., Dixit S., Genin F., Brocious W. Magnetorheological finishing for imprinting continuous phase plate structure onto optical surfaces // Proc. of the XXXV Annual Symposium on Optical Materials for High Power Lasers, Colorado. 2003. V. 5273. P. 220–230.
19. Preston F. W. The theory and design of plate glass polishing machines // J. Soc. Glass Technol. 1927. V. 11. P. 214–256.
20. Kordonski W., Gorodkin S. Magnetorheological measurements with consideration for the internal magnetic field in samples // J. Phys.: Conf. Ser. 2009. V. 149. P. 012064.
21. Basim G., Vakarelski I., M. Moudgil B. Role of interaction forces in controlling the stability and polishing performance of CMP slurries // J. Colloid Interface Sci. 2003. V. 263. P. 506–515.
22. Laun H., Gabriel C., Schmidt G. Primary and secondary normal stress differences of a magnetorheological fluid (MRF) up to magnetic flux densities of 1T // J. Non-Newtonian Fluid Mech. 2008. V. 148. P. 47–56.
23. Shen H. H. Granular shear flows-constitutive relations and internal structures // 15th ASCE Engineering Mechanical Conference (Columbia University). 2002. P. 1–7.
24. Karion A., Hunt M. Wall stress in granular Couette flow of mono-sized particles and binary mixtures // Powder Technol. 2000. V. 109. P. 145–163.
25. Losert W., Bocquet L., Lubensky T., Gollub J. Particle dynamics in sheared granular matter // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. P. 1428–1431.
26. Storm/CFD2000, www.adaptive-research.com.
27. Perzyna P. Fundamental problems in viscoplasticity // Adv. Appl. Mech. 1966. V. 9. P. 243–377.
28. Tichy J. A. Hydrodynamic lubrication theory for the Bingham plastic flow model // J. Rheol. 1991. V. 35. P. 477–96.
29. Gertzos K., Nikolakopoulos P., Papadopoulos C. CFD analysis of journal bearing hydrodynamic lubrication by Bingham lubricant // Tribol. Int. 2008. V. 41. P. 1190–1204.
30. http://www.tekscan.com/.
31. Ang S., Scholz T., Klocke A., Schneider G. Determination of elastic/plastic transition of human enamel by nanoindentation // Dent. Mater. 2009. V. 15. P. 1403–1410.
32. Cook L. M. Chemical processes in glass polishing // J. Non-Cryst. Solids. 1990. V. 120. P. 152–171.
33. Shulman Z., Kordonski V., Zaltsgendler E., Prokhorov I., Khusid B., Demchuk S. Structure, physical properties, and dynamics of magnetorheological suspensions // Int. J. Multiphase Flow. 1986. № 12. P. 935–955.
34. Shorey A., Gorodkin S., Kordonski W. Effect of process parameters on surface morphology in MRF // Techni Digest SPIE. 2003. V. TD02. P. 69–71.