非固结磁性磨粒的加工性能试验

探讨了非固结磁性磨粒的构成,利用正交试验对影响磁性磨粒加工性能的因素:颗粒大小、质量比、结合剂等进行试验分析。结果表明:当铁磁相Fe粉的目数为200目,磨粒相SiC的目数为120目,铁磁相与磨粒相的质量比为3∶1,加工时间3 min时加工效果最佳;同时再加入偶联剂会得到更好的加工效果,而被加工材料以45钢的光整效果最好。相对于烧结法和黏结法的磁性磨粒,该方法工艺简单、成本较低,同时又有较好的加工性能,这对于简化磁性磨粒制备工艺,以及磁性磨粒光整加工技术在精加工中的应用具有现实意义。     

非磁性外圆表面磁性磨粒光整加工实验研究

目的对比不同类型磁性磨粒的光整加工效果,找出加工效果较优的磁性磨粒以提高非磁性外圆表面的光整加工质量。方法以6061铝合金管为研究对象,在相同条件下采用不同类型的磁性磨粒进行光整加工实验。采用粗糙度测量仪测试试件加工前后粗糙度值的变化。使用电子天平测试试件加工前后的质量变化,得出不同类型磁性磨粒加工的材料去除率(MRR)。运用超景深显微镜观测试件加工前后的形貌变化,进一步对比不同类型磁性磨粒光整加工的效果。结果采用粘结法磁性磨粒光整加工时,Ra值从初始的0.326μm减小到0.286μm,Rz值从初始的2.34μm减小到1.95μm,MRR为0.26μm/min。采用简单混合磁性磨粒光整加工时,Ra值从初始的0.346μm减小到0.303μm,Rz值从初始的2.42μm减小到2.09μm,MRR为0.195μm/min。采用粘弹性磁性磨粒光整加工时,6 min后达到加工极限,Ra值从初始的0.332μm减小到0.146μm,Rz值从初始的2.25μm减小到1.05μm,MRR为0.651μm/min。结论与其他类型的磁性磨粒相比,采用粘弹性磁性磨粒光整加工非磁性外圆表面时,加工效果最优,试件表面质量得到大幅度提高。     

旋转磁场磁性磨粒光整加工内孔磁路的数值模拟及实验研究

提出了旋转磁场磁性磨粒光整加工新工艺,进行了旋转磁场磁性磨粒光整加工内孔时磁路的结构设计,建立了数学模型,进行了磁路的数值模拟,确定了磁极合理的布置形式,以球形磁性磨粒为加工介质进行了实验研究,得到了磁极布置形式和回转速度对加工效果的影响曲线.研究表明磁场发生装置能够产生足够大的磁场强度实现内孔表面的光整加工,且磁极成90°布置时,光整加工效果最好.磁极的回转速度也影响加工效果,速度越高,加工效果越好.     

磁性磨粒光整加工中磁场发生装置的设计与开发

磁场发生装置是磁性磨粒光整加工设备的核心部件,磁性磨粒的饱和磁感应强度是磁场发生装置的主要设计参数。通过设计测量装置确定磁性磨粒的饱和磁感应强度,最后设计并开发了磁场发生装置,同时为各种磁场发生装置的设计开发和磁性磨粒的选用提供一定的参考。     

烧结法制备铁基立方氮化硼磁性磨粒及其磨削性能研究

目的 解决现有烧结法制备磁性磨粒工艺中存在的研磨相单一、研磨相材料硬度相对较低,以及对于高硬度难加工材质的研磨效率低、质量差等问题,采用立方氮化硼粉末作为研磨相烧结制备一种新型磁性磨粒。方法 采用烧结法制备铁基立方氮化硼磁性磨粒,探究原料的粒径比、烧结温度对磁性磨粒磨削性能的影响,以TC4钛合金板和Si3N4陶瓷板为试验对象,通过表面粗糙度测量仪和3D超景深显微镜对比加工前后工件的表面质量,采用扫描电镜观察加工后磁性磨粒的表面形貌,以此作为磁性磨粒的研磨性能和使用寿命的评价指标,并采用面扫描能谱分析仪观察磁性磨粒中研磨相的分布情况。结果 采用烧结法,以铁粉为基体,以立方氮化硼粉末为研磨相材料,制备磁性磨粒。最终确定压制力为90 kN,基体与研磨相的粒径比为3∶1,烧结温度为1 180 ℃,在此条件下制备的磁性磨粒具有良好的磨削性能,相较于烧结法制备的Al2O3/Fe、SiC/Fe磁性磨粒具有更强的磨削性能,可实现Si3N4陶瓷板表面的光整加工,在研磨39 min后可将其表面粗糙度由1.382 μm降至0.117 μm。结论 采用烧结法制备的铁基立方氮化硼磁性磨粒能够解决硬脆材料的表面质量问题,可以作为性能优异的磨削介质参与研磨,满足磁粒研磨光整加工技术的需求。     

游离磨粒精密光整加工方法综述

指出了磨粒精密光整加工是先进制造技术的重要组成部分之一，是保证产品精度和表面质量的重要方法。磨粒光整加工在改善表面精度和提高表面层力学机械性能的同时，又提高了加工精度和表面完整性。论述了磨粒精密光整加工技术的原理、特点、关键技术及在工业生产中的具体应用，其目的是在装备制造业中，利用磨粒进行光整加工实现低成本、高表面完整性、高效率精密加工。     

游离磨粒精密光整加工方法综述（续）

指出了磨粒精密光整加工是先进制造技术的重要组成部分之一,是保证产品精度和表面质量的重要方法。磨粒光整加工在改善表面精度和提高表面层力学机械性能的同时,又提高了加工精度和表面完整性。论述了磨粒精密光整加工技术的原理、特点、关键技术及在工业生产中的具体应用,其目的是在装备制造业中,利用磨粒进行光整加工实现低成本、高表面完整性、高效率精密加工。     

黏结法制备铁基碳化硼磁性磨粒

目的 为解决现有铁磁性磨粒中研磨相材料价格昂贵、硬度不够和性价比低等问题,采用碳化硼粉末制备出一种具有成本低和性价比高的新型磁性磨粒。方法 采用黏结法制备铁基碳化硼磁性磨粒,探究制备工艺中不同成分配比对其研磨性能的影响。通过扫描电子显微镜观察磁性磨粒表面形貌,并进行面扫能谱分析观察磨粒中研磨相分布情况;采用表面粗糙度测量仪与3D超景深显微镜对研磨前后的工件表面质量进行对比分析;结合钛合金平板试件的研磨试验结果评价磁性磨粒的研磨性能,最终确定黏结法制备铁基碳化硼磁性磨粒的最佳方案。结果 压制力为100 kN,物料与黏结剂量比为10︰1,粒径比为4︰1时,磁性磨粒的切削刃较为明显,研磨效果达到最佳。使用此磁性磨粒研磨30min后,钛合金平板试件的表面粗糙度由原始的Ra 0.88μm降至Ra 0.07μm,有效去除了工件原始表面的缺陷和加工纹理,改善了工件的表面质量。结论 在黏结剂中加入无水乙醇可解决黏结剂过于黏稠、不利于与物料混合的问题。采用此黏结法所制备的铁基碳化硼磁性磨粒能够有效地完成对钛合金材料的加工,铁基碳化硼磁性磨粒可以作为性能优良的磨削介质参与研磨,并能够满足磁粒研磨光整加工的...     

以107硅橡胶为基体的粘弹性磁性磨具制备及实验研究

目的为解决当前粘弹性磁性磨具制备工艺复杂、使用寿命短且加工过程易分解等问题,研制一种以107硅橡胶为基体的粘弹性磁性磨具,并通过加工实验研究了粘弹性磁性磨具流动性、自身配比和加工转速对工件光整加工效果的影响。方法选用新制备的粘弹性磁性磨具对铝合金管外圆表面进行光整加工实验,选取不同交联剂含量的新磨具对其进行加工实验,分析基体流动性对光整加工效果的影响;选取不同的工件转速进行加工实验,分析工转速对光整加工效果的影响;选取铁磁相和磨粒相比例不同的新磨具进行加工实验,分析铁磁相和磨粒相比例对粘弹性磁性磨具光整加工效果的影响;选取磨粒相粒径不同的新磨具进行加工实验,分析磨粒相粒径对光整加工效果的影响。结果当107硅橡胶为20 g、羰基铁粉为15 g、碳化硅为5 g、甲基硅油为1 g、软化剂为1 g、交联剂为0.14 g、工件转速为350 r/min、磨粒相粒径为600目时,可将工件表面粗糙度值Ra由0.299μm下降到0.113μm,Ra值相对下降率约为62.2%,加工效果最好。结论新制备的磨具有性能稳定、制备方便、可根据不同工况调整流动性等优点。     

电解磁力复合加工对磁性磨粒性能的影响

利用单纯的磁力研磨工艺加工镍基高温合金等材料时,磁性磨粒失效严重,严重影响了磁力研磨工艺的研磨效果。为了解决这一技术难题,将电化学与单纯的磁力研磨加工工艺结合,通过电解加工在工件表面形成质地较软的钝化膜,再利用磁力研磨对其表面进行加工。对复合加工后的磁性磨粒进行电镜成分分析,得知铝的相对质量分数仅从27.60%降至23.48%,有效地降低了磁性磨粒中研磨相成分的损失,延缓了磁性磨粒的失效时间,提高了磁性磨粒的利用率和使用寿命,从而保证了工件的加工质量。      

磁性磨粒辅助磁针磁力研磨的应用研究

目的解决磁针磁力研磨工艺中磁针对工件表面碰撞损伤及存在研磨盲区的问题。方法在磁针中加入磁性磨粒增加磁针束的柔性,同时磁针为磁性磨粒提供研磨压力和切削力。将三相正弦交流电接入定子线圈,利用交流电的相位差产生旋转磁场,驱动混合磨料对微小复杂工件进行研磨。在混合磨料总质量不变的条件下,依次采用磁针、磁性磨粒和不同质量混合比的混合磨料进行对比试验。结果相较于单一磨料,使用混合磨料加工40 min后的工件表面形貌较好,表面粗糙度值下降幅度大,且有较大的材料去除量。当磁针与磁性磨粒的质量混合比为1∶2时,加工后的工件表面形貌最佳,无明显加工纹理和磁针碰撞痕迹,工件表面粗糙度值由原始的1.0μm下降到0.54μm左右,材料去除量为2.8 mg左右,微小沟槽内无研磨盲区。结论在电磁研磨工艺中,使用磁针和磁性磨粒质量比为1∶2的混合磨料可提高研磨效果,避免磁针的碰撞对工件表面造成损伤,磁针可将磁性磨粒挤入工件微小沟槽,无研磨盲区。     

磁性磨粒制备技术

磁力研磨是一种新的研磨工艺,本文介绍了用于磁力研磨的磁性磨粒的性能要求及制备技术。     

磨粒高速流动电解机械复合光整加工方法研究

针对复杂型面金属零件的光整加工,提出磨粒高速流动电解机械复合光整加工方法:采用随电解液高速流动的微小磨粒,通过加工过程中的电化学溶解和磨粒连续微量划擦,改善工件表面质量。通过对比试验分析了复合加工、纯电解加工和纯磨粒高速流动加工等3种方法对加工效果的影响,并用单因素法加工不锈钢工件,分析不同试验因素对工件表面粗糙度的影响。结果表明:采用复合光整加工方法能有效提高光整加工效率,降低工件表面粗糙度,获得较好的加工效果;当加工电压为5 V,加工间隙为2 mm,使用粒径为75~106 μm的Al₂O₃磨粒加工5 min时,工件表面粗糙度可以达到0.17 μm。      

磁性磨具光整加工中基于Halbach Array的磁场设计与实验研究

目的提高磁性磨具表面光整加工技术对30CrMnSi高强度结构钢表面的加工效率,解决以往永磁式磁性磨具光整加工中磁场强度弱、磁能利用率低的问题。方法首先对30CrMnSi导磁工件的材料去除机理进行分析,探讨了磁感应强度B对工件材料去除的重要性。然后基于海尔贝克阵列(Halbach Array)进行了磁场的设计,通过理论计算和仿真分析,确定了永磁单元尺寸和磁场布置方案。最后以自制粘接性磁性磨料,对30CrMnSi板材进行单因素光整加工实验。结果根据磁场计算和仿真结果,确定了Halbach Array永磁阵列两个周期为最佳的磁场布置方案,并获得了理想的磁场强度和最佳的磁场分布。对30CrMnSi板材的加工实验表明,粗糙度下降百分比(%ΔRa)随着磁极转速和磨粒目数的增大而增大;磁性磨料中铁磁相与磨粒相质量比为3∶1、磁极转速为500 r/min、磨粒目数为240目时,加工效果最好,获得了Ra=0.129μm的表面,粗糙度最大下降百分比为90.74%。结论使用HalbachArray的方法对永磁场进行设计,可以增大加工区域的磁场强度并改善磁场分布,从而提高对30CrMnSi高强度结构钢表面的加工效率。     

HR-2钢精密零件表面磁力研磨磨粒加工机理研究

磁性研磨是一种利用磁场中的磁性磨料对具有相对运动的工件表面进行光整加工的新技术。本文对磁性磨粒的加工机理进行了分析，对奥氏体不锈钢精密薄壁零件表面进行了磁性研磨工艺试验。通过试验找出了磁性原料：铝镍钴（AlNiCo）；磁性磨料粒度：60^#-70^#；在工件转速、磁感应强度、研磨时间等工艺参数为定值时，加工的奥氏体不锈钢精密薄壁零件的表面粗糙度达到了Ra0．1μm的要求。     

PVA基粘弹性磁性磨具的实验研究及加工参数优化

目的检验新研制的PVA基粘弹性磁性磨具的表面光整加工性能,掌握配比参数、加工条件等因素对加工效果的影响规律,并对加工参数进行优化以达到最佳加工效果。方法以6061铝合金管外圆表面为光整加工实验对象,通过先导实验首先确定出影响加工效果的主要因素及其参数范围,而后基于响应曲面法实验,对主轴转速、两相质量比、磨粒尺寸及加工时长等因素与工件表面粗糙度下降率(%?Ra)之间的关系进行了探究分析。结果最后通过对实验结果进行方差分析,建立了PVA基粘弹性磁性磨具加工铝合金管外表面的%?Ra预测模型,并对影响参数进行了优化设计,得到在最佳实验条件下(加工时间46 min、两相质量比1.45、主轴转速635r/min、磨粒尺寸65目),工件表面粗糙度下降率为92.5%,最低表面粗糙度为59 nm,显著改善了加工效果。结论作为一种新型光整加工介质PVA基粘弹性磁性磨具,其具有良好的自适应性及流动性,能达到较好的光整加工效果。影响%?Ra的单因素显著性从强到弱依次为:加工时长、主轴转速、磨粒尺寸、两相质量比。交互作用显著的因子为两相质量比+主轴转速、加工时长+主轴转速、两相质量比+磨粒尺寸。在主轴转速、加工时长取高水平,两相质量比取中等水平,磨粒尺寸取低或高水平时,能得到较好的表面加工效果。     

cBN-Fe磁性磨粒的制备工艺及性能

针对现有烧结法制备的磁性磨粒中研磨相材料硬度较低，对硬度高、导磁性差的钛合金等工件的研磨效果差，且硬度最高的金刚石材料无法作为研磨相用烧结法来制备磁性磨粒的问题，以Fe粉为基体，cBN粉末为研磨相，烧结制备cBN-Fe磁性磨粒；以Ti-6A1-4V(TC4)板为研磨对象，用控制变量法探究烧结法制备的cBN-Fe磁性磨粒中烧结时间、升温速度、原料配比对其研磨性能的影响，确定其最佳的制备工艺参数；并以45^#钢和202不锈钢为研磨工件，比较cBN-Fe与烧结法制备的Al2O3-Fe、Si C-Fe 3种磁性磨粒研磨前后工件的表面粗糙度、表面形貌，探究不同磁性磨粒的研磨性能和使用寿命。结果表明：当Fe粉与cBN粉的质量比为3∶1，烧结温度为1 150℃，烧结时间为6 h，保温时间为2 h，升温速度为3.19℃/min时，制备的cBN-Fe磁性磨粒研磨性能最佳，优于烧结法制备的Al₂O₃-Fe、Si C-Fe磁性磨粒的，且其使用寿命分别是Al₂O₃-Fe磁性磨粒和Si C-Fe磁性磨粒的...     

多磁极旋转磁场的钛合金表面磁性剪切增稠光整加工特性

目的 探究多磁极旋转磁场下钛合金(Ti-6Al-4V)表面磁性剪切增稠光整加工特性.方法 设计不同磁极排布的多磁极旋转磁场,通过仿真分析和实验测量,分析N-S-N、N-S-N-S和N-S等3种磁极排布下的磁场特性.基于研制的磁性剪切增稠光整介质,构建光整加工实验装置,探究磁极排布、主轴转速、旋转平台转速和加工间隙对工件表面粗糙度的影响规律,并通过扫描电子显微镜对加工前后的工件表面微观形貌进行对比分析.结果 在N-S-N磁极排布下,加工区域的磁场强度较大,磁力线闭合回路较多,能够形成刚性较大和数量多的磁力刷.在N-S-N磁极排布、主轴转速600 r/min、旋转平台速度160 r/min、加工间隙0.7 mm的实验条件下,光整加工效果最优,工件表面粗糙度下降趋势明显,表面粗糙度由初始的1.2μm下降至67 nm,表面光洁度提高94％.通过扫描电子显微镜观测,工件表面的划痕显著去除,仅残留磨粒切削造成的微细划痕.结论 调控多磁极旋转磁场的磁极排布可以有效控制光整加工效率,配合磁性剪切增稠光整介质和加工工艺参数优化,钛合金表面能够实现纳米级光整,表面质量显著改善.     

基于研磨氧化锆陶瓷的金刚石/铁磁性磨粒制备研究

目的 为解决氧化锆陶瓷研磨困难这一问题，制备一种新型磁性磨粒。方法 采用粘接法制备金刚石/铁磁性磨粒，探究制备工艺中不同成分配比对其研磨性能的影响。通过扫描电子显微镜对磁性磨粒进行表面形貌分析，结合氧化锆陶瓷板件的研磨试验，采用表面粗糙度测量仪与3D超景深显微镜对研磨前后的工件表面质量作对比分析，以此来评价磁性磨粒的研磨性能，最终确定较优的磁性磨粒制备工艺参数。结果 压制力为0.3 MPa，混料与粘合剂质量比为10∶1，粘合剂中6101环氧树脂、有机硅树脂与651固化剂质量比为4∶1∶5时，磁性磨粒的切削刃数、粘合剂自身的粘接强度及耐热性都达到最佳。使用此磁性磨粒研磨40 min后，氧化锆陶瓷板件的表面粗糙度（Ra）由原始的1.493 μm降至0.116 μm，有效去除了原始表面缺陷和加工纹理，改善了表面质量。结论 在粘合剂中加入有机硅树脂可解决研磨相在铁基体上把持力不足的问题，采用此粘接法所制备的金刚石/铁磁性磨粒能够顺利完成对超硬氧化锆陶瓷材料的加工，金刚石/铁磁性磨粒可以作为性能优良的磨削介质参与研磨，并能够满足磁粒研磨光整加工的要求。     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面互相关性分析

磨粒喷射精密光整加工是重要零件在磨削后进行去除表面缺陷层、降低粗糙度和波纹度为目的光整加工新工艺.试验在M7120磨床上完成,加工试样为Ra0.4～0.6 μm的45#钢.加工表面形貌和微观几何参数用SEM和TR200表面轮廓仪测量.本文应用随机过程的互相关性对磨削加工表面和光整加工表面进行了研究.试验结果表明,试样表面从连续的方向一致的沟槽被随机不连续的微坑所代替,表面粗糙度明显得到改善.随着加工循环的增加,Ra值由0.4～0.6 μm下降到0.2 μm左右.此外,光整加工可以获得各向同性网纹交错的表面,表面轮廓的支撑长度率提高,对工件的耐磨性有利.