基于磁力研磨法光整内环槽的实验研究

液压系统中常常需要大量内环槽密封结构件,由于尺寸小、加工空间有限,传统研磨工艺难以有效对其表面进行光整加工。结合磁力研磨法的原理及特点提出采用该方法对工件内环槽表面进行实验加工,并总结了内环槽磁力研磨光整的基本工艺参数,经过60 min研磨加工后,内环槽两侧面平均表面粗糙度可由Ra3.47μm降至Ra0.63μm,底面的粗糙度也可由Ra3.25μm降至Ra0.70μm,且通过微观表面观察发现原始加工纹理得到了有效去除。结果表明,基于磁力研磨法,采用磁石直接吸附磁性磨料,与内环槽各个表面均保持1 mm间隙进行光整时,可以实现对内环槽3个面的同步光整加工。     

磁力研磨调质45钢的工艺参数和表面形貌研究

开展磁力研磨加工方法对调质45钢的加工能力以及最优工艺参数的研究。实验采用SiC磨料和铸钢粉的混合物作为磁性磨料,钕铁硼永磁铁做磁极,利用正交试验方法从研磨液类型、磨料粒度、磨料比重、加工间隙和磁场强度5个因素分别4个水平进行实验设计,通过比较加工前后工件被加工区域表面粗糙度改善率(%ΔRa)进行磁力研磨工艺参数的优化。实验结果表明,磁力研磨加工调质45钢的优化后工艺参数为:油酸研磨液、360# SiC磨料、磨料比重30%、加工间隙1 mm、0.359~0.133T(?30 mm×20 mm永磁铁);经磁力研磨光整加工后,工件表面粗糙度由初始的1.941μm降至1.053μm;磁力研磨加工后工件表面的加工纹理得到有效降低。     

磁力光整加工铝镁合金永磁极研究

以主轴改造后的XK7136C数控铣床为平台,以AZ31系镁合金与7075-T651铝合金为研究对象,通过理论计算与磁场仿真,设计出适用于加工铝镁合金结构材料平面的强永磁材料磁极,并采用雾化快凝球形磁性磨粒进行试验,以验证该种光整加工方法的可行性及球形磨粒性能。使用“米字槽”与“田字槽”两种磁极分别对两种材料进行研磨实验。实验结果表明：两种端面开槽方式均可防止磨料的局部堆积,保证磨料的流动性,并使端面磁通密度增大,磁场强度梯度增大,提高研磨效率。两种磁极所研磨表面粗糙度分别为0.126 μm和0.148 μm,端面拥有更大磁通密度的“田字槽”磁极前期研磨效率更佳。     

磁力研磨加工永磁极设计及仿真研究

为进一步提高磁力研磨加工的表面质量和加工效率,基于平面磁力研磨装置,采用端面中心材料去除且开矩形槽的强永磁材料作为磁极,进行磁力研磨加工。利用ANSYS对磁极不同端面形状、开槽尺寸的磁力线分布和磁场强度分布进行模拟仿真,并通过磁力研磨加工试验验证设计磁极实际加工效果。结果表明:去除中心材料的磁极磁力线分布更加密集且增大了磁极中心处的磁场强度,从而提高研磨效率;通过仿真对比发现,当磁极中心去除材料半径与底面半径之比为1:3且开矩形槽深宽之比为1:1时研磨质量最佳。     

自由磨粒复杂曲面磁力研磨光整加工试验研究

为了实现复杂曲面模具表面高质量高效率磁力研磨光整加工,在3-TPT五自由度并联机床上进行磁力研磨光整加工的试验研究,对复杂曲面模具自动化研磨光整加工进行了初步探索.从理论上研究了自由磨粒磁力研磨光整加工机理,并针对不同形状的加工对象,实验研究了磁感应强度、研磨间隙、磨粒粒度以及研具表面形状对磁力研磨光整加工的影响及其变化规律.     

磁性和非磁性材料微小沟槽表面的磁力研磨光整加工

以45钢和不锈钢SUS304为研究对象,研究采用磁力研磨法对磁性和非磁性工件的微小沟槽表面的光整加工。通过理论分析,解析磁力研磨的加工机理。分别采用径向充磁和轴向充磁圆盘环形永磁铁作为磁极,结合Ansys磁场模拟分析与磁力研磨实验,探讨不同材质工件微小沟槽表面的光整加工工艺。实验结果表明:对于45钢微小沟槽表面的光整加工,不能选用圆盘环形轴向充磁磁极,应该选用圆盘环形径向充磁磁极,研磨加工后沟槽底面的表面质量要好于侧面;对于不锈钢SUS304微小沟槽表面的光整加工,选用圆盘环形轴向充磁磁极更适合,加工后底面和侧面都能获得较好的表面质量,加工效率较高。     

基于正交试验的Ti8弯管内表面精密研磨工艺参数研究

钛合金弯管在弯曲成形时,内表面会产生表面微缺陷,影响其正常使用。磁极辅助磁粒研磨可以很好地解决这一难题。利用正交试验法对磁极转速、磁性研磨粒子粒径及研磨液类型这3个工艺参数进行优化试验,并对试验参数进行极差和方差分析。分析可知,在磁极辅助磁粒研磨弯管内表面时,转速为600 r/min、选用珩磨油和平均粒径为150μm的磁性研磨粒子,研磨后的平均表面粗糙度值Ra=1. 33μm降至Ra=0. 12μm左右,表面质量得到很好的改善。通过对显著因素的单一变量试验得知,采用粗精加工相结合的方式可以在保证加工质量的同时提高加工效率。     

电磁铁与永磁铁研磨铝合金管件内表面的对比研究

为了改善管件内表面质量,避免内部辅助磁极与管件内表面产生相互摩擦,提出采用电磁场驱动辅助磁极研磨管件内表面的方法。通过直流电磁铁交互作用,形成电磁场,从而使得管件内部辅助磁极与外部磁场形成闭合回路。利用Ansoft软件分析电磁场在不同工作状态下产生的磁感应强度。在电磁场作用下,内部辅助磁极转动,带动新的磁性研磨粒子参与研磨,避免出现相互摩擦现象,进一步提高了研磨质量。在永磁场作用下,添加圆柱形辅助磁极研磨25 min,6061铝合金管内表面粗糙度由原始的Ra 0.791μm降低到Ra 0.197μm;在电磁场作用下,添加圆柱形辅助磁极研磨25 min,6061铝合金管内表面粗糙度由原始的Ra 0.791μm降低到Ra 0.153μm,提高了研磨质量。圆柱形辅助磁极在电磁场作用下,能够有效去除管件内表面的沟状纹理、凹坑等缺陷,解决了辅助磁极与管件内表面相互摩擦的问题,表面质量得到明显改善。     

磁力研磨法加工弯管内表面的工艺参数优化

利用磁力研磨法,使安装在六自由度机械手的磁力研磨装置带动弯管内部的磁粒刷沿弯管中心轴线往复运动,同时磁力研磨装置旋转,解决空间弯管内表面研磨加工的技术难题。选取了影响磁力研磨工艺抛光弯管内表面的主要工艺参数（磁极转速、加工间隙、磁性磨粒粒径、轴向进给速度）并应用正交试验设计法对钛合金弯管内表面进行了研磨试验,结合试验数据对工艺参数进行了分析和优化。通过对比钛合金弯管内表面研磨前后的表面粗糙度及形貌变化,验证了采用磁力研磨工艺对弯管内表面进行光整加工的可行性和可靠性。     

Al_2O_3陶瓷管内表面高效精密研磨试验研究

为了改善普通磁力研磨超硬精密Al_2O_3陶瓷管内表面研磨效率低且加工纹理不均匀的问题,提出了一种振动辅助磁力研磨的技术。采用曲柄滑块振动机构辅助磁力研磨,对比施加振动前后表面加工质量和加工效率的变化,通过单因素试验分析了振幅和振动频率对表面加工质量和加工效率的影响规律。试验结果表明:振动辅助磁力研磨实现了对超硬精密Al_2O_3陶瓷管内表面的高效精密加工,相比普通磁力研磨,经过50min的加工,表面粗糙度Ra由平均1.1μm降至0.15μm以下,加工效率提高60%;采用高频率小振幅的振动更有利于加工效率和表面加工质量的同时提高。     

钛合金表面多磁极耦合旋转磁场光整加工特性

面向激光增材制造钛合金表面的光整加工需求,设计出一种多磁极耦合旋转磁场光整加工装置来研究光整加工特性。基于ANSYS Maxwell仿真软件分析了光整加工装置的磁场强度分布。搭建了实验光整平台,分析了主轴转速、C轴转速和加工间隙对表面质量的影响。结果表明,在主轴转速500 r/min、C轴转速160 r/min和加工间隙0.7 mm的加工条件下,表面粗糙度Ra由5.991 μm下降至0793 μm。扫描电子显微镜(SEM)观测表明,光整后的钛合金表面沉积层消失,表面质量得到显著改善。     

磁极开槽情况对磁力研磨的影响

通过ANSOFT软件仿真和实验的方法,研究在磁极头表面加工出矩形槽、60°V型槽、圆环槽和分布圆孔4种不同槽型时对磁力研磨后工件表面粗糙度的影响。采用ANSOFT软件仿真磁极头表面加工出不同槽型时,工件表面的感应磁场强度分布。仿真结果表明:在磁极头表面加工出矩形槽时,工件表面感应磁场周向梯度最明显。实验结果表明,在磁极头表面加工出矩形槽时,工件表面粗糙度改善率最高为32.95%。对比不开槽和加工出矩形槽两种磁极头形式下的磁力研磨加工结果,得出采用矩形槽开槽形式时,磁力研磨的加工效率有所提升。     

磁力研磨外圆面的磁极设置及工艺参数优化

对磁力研磨Q345外圆面的磁极设置形式和工艺参数进行研究。采用控制变量法研究四种磁极设置形式(N、NS180、N-S90和N-S-N)对磁力研磨后工件表面质量的影响;应用正交实验方法进行四因素(加工间隙、工件转速、磨料比重和磨料粒度)三水平的正交实验组设计;分析对比不同实验条件下得到工件表面粗糙度改善率(%ΔSa)和表面形貌,确定较优的磁极设置形式和主要工艺参数组合。从实验结果中得出:磁力研磨外圆面的较优磁极设置形式为N-S-N型;优化的工艺参数组合为:加工间隙1mm、工件转速830r/min、SiC占磁性磨料总比重40%和SiC磨料粒度240#;磁力研磨加工后的工件表面尖峰与凹谷的最大高度差Sz从10.944μm降至3.441μm,有明显降低。     

SUS316异形管件内表面磁针磁力研磨的试验研究

为提高异形管件的内表面质量和使用寿命,利用旋转磁场驱动微小磁针研磨管件内壁。运动磁针对管件内壁有碰撞、划擦和滚压的作用效果。在磁针的作用下管件内表面会发生弹性和塑性变形,并产生微小去除量,进而抚平加工纹理,提高表面质量。同时,管件型腔焊接相贯线处的残留焊渣可被完全去除。经过研磨后管件内表面粗糙度平均值Ra由原始的1. 47μm下降到0. 47μm。磁针磁力研磨可实现对异形管件型腔的光整加工,提高异形弯管的内表面质量和使用寿命。磁针磁力研磨法为异形管件内表面的光整加工提供了一种新的途径。     

磁力研磨75°梯形开槽永磁极研究

在磁力光整加工中,永磁极研磨面的开槽形状是影响光整质量的重要因素之一。以30°为开槽角度跨度,以牌号为N35的钕铁硼材料为永磁极主体,结合多种几何形状开槽来模拟仿真磁场强度与留存几何面棱角角度之间的关系,分析得出磁场强度值随开槽后留存几何面棱角角度的减小而增大,在棱边集中的尖角处取得最大值,以及磁场强度值越高其对应面积越小。在此结论下,设计出75°梯形开槽永磁极,其理论磁场强度达到1.2～1.4 T。相同参数下,对比目前90°矩形开槽磁极进行表磁测试及研磨S31603不锈钢板试验,结果表明:75°梯形开槽磁极表磁强度相对提高0.2～0.3 T,达到1.298 1 T,研磨效率相对提高约20%。     

汽车车身模具电化学超精密光整加工的研究

针对目前国内汽车车身模具光整加工所存在的问题，提出了一种新型的应用光整加工技术即电化学超精密研磨技术。研制了能够实现X、Y、Z三轴直线运动和绕X、Z两轴转动的空间五自由度电化学超精密研磨数控试验机床。分析了电解时的电流密度、磨粒的种类和粒度、电解液浓度、工件与电极间的相对运动关系、超声波的有无等对工件表面粗糙度的影响。试验结果表明，使用该技术进行光整加工，可以获得表面粗糙度值Ra＝0.25μm的镜面，其加工效率较普通研磨加工提高10倍以上，适合于汽车车身模具型腔的光整加工。     

磁力研磨法同步光整内外矩形环槽表面的应用研究

基于磁力研磨法加工机理,兼顾加工效率,提出同步光整内、外矩形环槽表面的方法,并进行可行性理论分析。利用自行设计的光整装置,对内、外矩形环槽表面进行同步光整试验研究,并分析比较光整前后内、外矩形环槽的底面与侧面的表面粗糙度、表面微观形貌。结果表明:磁力研磨法可以对内、外矩形环槽的底面和侧面实现同步光整;光整后的内、外矩形环槽表面的表面粗糙度Ra值大大下降,毛刺和表面纹理基本被去除;同步光整内、外矩形环槽表面的效率高于分别光整内、外矩形环槽表面的效率。     

磁力研磨加工表面粗糙度特性研究

针对大型模具曲面光整加工问题.探讨采用磁力研磨加工模具曲面的工艺.根据磁力研磨加工原理,基于数控铣床研制了磁力研磨实验装置,对平面和凹面的磁力研磨加工进行了实验研究.采用工具旋转的磁力研磨加工方式,磁性磨料受到磁场约束力和离心力的作用,成为影响加工过程正反两方面的因素.经过对磁力研磨加工过程中加工区域的磁感应强度、加工间隙、磁极工具转速及加工次数等参数对工件表面粗糙度影响的研究,得到了平面与凹面的磁力研磨加工过程优化参数.     

磁力研磨加工的永磁极结构优化设计

通过分析总结磁力研磨加工机理及永磁极结构,得出磁极端面形状对空间磁场分布的影响是决定磁力研磨加工表面质量和加工效率的关键因素。利用ANSYS软件对磁极进行建模与仿真,并对比分析仿真结果中磁力线的分布和磁场强度的分布,其结果表明,去除磁极端面中心部分材料半径与端面半径之比为1∶3的材料且在磁极端面开矩形槽的深宽之比为1∶1时,加工区域产生的磁场强度值可达到0.85~1.2T,且能获得较高的磁场强度梯度。这种利用仿真软件指导磁极设计的方法,为磁极的设计改进提供了理论依据和参考方案。     

磁力抛光磁极阵列优化设计及实验研究

为了提升目前磁力抛光机的加工效率,通过改变磁极数量和位置的方式对其磁极布置方式进行重新设计对比。使用Maxwell16. 0软件仿真分析3种不同设计方案下磁感应强度的变化规律,预测加工时的磁针流态并加以实验验证。观察在不同磁极阵列下磁针流态的变化,对比了同等参数水平下不同磁极布置方式对于工件微观表面形貌与材料去除量的影响。实验结果表明:在不改变永磁极材料的前提下,优化磁极布置方式可以得到更好的磁针流态并扩大加工区域,进而提升加工效率,改善加工效果;通过加工小模数齿轮进行实验验证,观察齿轮齿根棱边倒角及毛刺去除情况,在相同参数水平条件下,使用经过优化的磁极阵列方案3的加工效率更高,效果更好。