微电子光电子器件不断向高速化、高集成化、高密度化和高性能化方向发展,为了得到具有超光滑表面的光电材料,并保证其完整性,提高加工表面质量,需要不断研究新的超精密加工方法。本文综合磁场辅助的磁流变抛光和电场辅助的电流变抛光在约束磨料方面的优点,研究电磁协同流变抛光加工方法,通过磁场形成磁流变柔性抛光垫在抛光盘面法向半固着约束磨料,并将集群电极嵌套入抛光盘表面形成电流变效应,在抛光盘面切向增强游离磨料的约束,实现磨料群体向工件表面聚集,增大工件与磨料的有效接触面积,在电场和磁场的协同作用下对工件表面进行高效超光滑加工。首先,在动态磁场集群磁流变加工技术和电流变加工技术的基础上,运用电磁流变效应实现全方位控制磨料状态,提出一种全新的电磁协同平坦化加工新方法。详细分析了电磁协同流变抛光方法主要工作原理,提出了以环形正负电极交替布置的发散式环形电极和以环形正电极与柱状负电极形成放射式电极的电场发生装置,综合圆柱磁极作为磁场源的磁场发生装置,设计出电磁协同流变平坦化加工工具,同时优选获得具备电流变效应和磁流变效应的电磁流变抛光工液主要配方。其次,利用多物理场仿真软件对两种结构的电极在抛光加工区域形成的电场强度及其分布情况、不同端面形状圆柱磁极形成的磁场磁感应强度和其分布情况,以及电场、磁场协同情况下的物理场进行了仿真优化。仿真结果表明,电极不同通电方式对电场强度及分布有决定性影响,在发散式环形电极电场下可以在电极间隙上形成多个直径不同的环形抛光膜,电流变效应链串平行于抛光盘表面,链串对磨料的沿抛光盘径向的约束力更大,避免磨料被运动产生的离心力带离抛光区域,提高抛光过程中的有效磨料数量,在约束磨料方面具有优势。放射式电极电场下在工件和电极间形成圆形抛光膜,电流变效应链串垂直于工件表面,抛光压力和材料去除更大。圆柱平底磁极具有较好的磁场分布,其磁力线在磁铁端面呈放射状,磁感应强度随着离永磁铁轴线径向半径的增大,先增大然后再减小,在端面边线处出现最大值。通过电场和磁场协同仿真分析不同电极和磁极尺寸下的电场、磁场感应强度,优选出合适的电极尺寸和磁极尺寸,环形电极截面宽度和厚度为3mm、电极间隙为1mm、屏蔽电极与电极距离为4mm的电极参数能够形成较好的发散式环形电场;直径30mm、高40mm圆柱平底磁极能较好地与环形电极组合成电磁复合场,实现磨料的高效控制以及提高加工效率。最后,以电磁协同流变平坦化抛光工具关键结构优化设计为基础,研制电磁协同流变平坦化抛光实验装置。在总体方案的基础上,利用模块化设计,优化了电场发生部件、磁场发生部件、复合传动部件,完成了三维控制系统及伺服主轴、控制系统等的选型,完成电磁协同流变平坦化抛光装置。对电磁协同流变平坦化抛光实验装置的电、磁及电磁流变效应进行了测试,满足电磁协同平坦化抛光加工实验要求。