磁力研磨法在微小凹槽表面光整加工中的应用

针对模具上小凹槽内表面的毛刺去除难题,提出采用磁力研磨新工艺,通过磁场中磁力作用实现对模具型腔的内表面研磨加工,有效去除凹槽内表面的毛刺,降低表面粗糙度值,提高表面质量。利用自行设计的专用实验装置,分析了磁力研磨的加工原理和技术特点;通过理论分析,讨论了影响加工表面质量和加工效率的主要因素,并采用实验结合有限元分析,验证其理论的可行性,通过实验结果的对比对工艺条件进行了优化设计,为小凹槽内表面的光整加工提出了合理的解决方案和措施。     

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。     

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。     

混合磨料辅助电磁抛光法对喷嘴的试验研究

航空发动机中的微小燃油喷嘴在机加工后棱边产生毛刺和飞边等表面缺陷,尤其是一些窄小的棱边和沟槽,用传统加工方法很难去除或去除效率低下.利用旋转电磁场磁力研磨工艺,辅以磁针与磁性磨粒的混合磨料.均匀且强大的旋转电磁场及磁力线可以穿透物体,带动磁针旋转,同时被磁场磁化的磁针两端吸附磁性磨粒,形成以磁针为载体的磁力研磨刷,大量磁力研磨刷与喷嘴产生相对运动而形成随机频繁的相互撞击、滑擦,达到抛光喷嘴表面和去毛刺的目的 .通过3D超景深电镜观察了研磨前后喷嘴表面微观形貌.试验结果表明:利用混合磨料能够有效地去除喷嘴微小表面区域和沟槽的毛刺、飞边等缺陷,使表面形貌得到改善.     

球形磁性磨料磁力研磨ZrO2材料机理研究

在磁力研磨加工ZrO 2材料过程中,分析了单颗磁性磨料在加工区域内的受力情况,并对研磨压力的形成进行探讨,利用公式推导计算研磨压力,通过研磨压力的大小分析了磁力光整加工中材料的去除机理,包括脆性断裂去除、塑性变形去除和粉末化去除。通过白光干涉仪、扫描电子显微镜等分析检测仪器对磁力研磨加工后的工件表面进行检测,可知在其他条件相同时,磁力研磨加工后的工件材料精度高于传统的草轮抛光精度,可达到0.59μm。     

长圆管内表面磁力滚压技术

利用磁力滚压技术对长不锈钢管内表面进行滚压加工。分析了磁力滚压加工原理及影响加工效果的主要因素,设计了磁力滚压系统和滚压工具,并运用Ansoft软件对磁力滚压系统进行仿真分析,搭建了磁力滚压试验平台。试验分析结果表明:磁力滚压系统有良好的磁路特性和受力特性;工件内表面粗糙度值R_a由1.860μm降低到0.665μm,表面硬度由82HRB提高到97HRB,工件内壁表面质量得到很大改善;磁力滚压技术为长圆管提供了有效的内表面光整强化方法。     

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。     

永磁场磁力研磨316L不锈钢实验研究

基于磁力研磨,采用永磁极吸附雾化法制备的新型球形磨料,对316L不锈钢进行光整加工.研究了当加工时间和磁感应强度为定值时,主轴转速、加工间隙、磨料粒径、磨粒相粒径对表面粗糙度和材料去除量的影响及其变化规律.并利用正交设计得出优化的加工参数:转速S=1 000 r/min,加工间隙δ=1.5 mm,磨料粒径为150～124μm时(磨粒相粒径为6μm),工件经研磨后平均原始表面粗糙度可由研磨前的0.275μm下降到0.038μm(工件最初表面粗糙度值为2.76μm).     

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.     

超声磁力复合研磨钛合金锥孔的试验研究

为了提高钛合金锥孔的研磨质量和研磨效率,提出了采用超声波振动辅助磁力研磨的复合加工方案。加工时,磨粒在磁场束缚下切削锥孔表面,并对其进行不断撞击,且因为磁场力、超声振动力和离心力等综合影响的原因,磨粒的切削轨迹呈现明显的多向性。针对钛合金锥孔,与传统磁力研磨法进行试验对比,并分析研磨后试件的材料去除量、表面粗糙度和表面形貌等来验证超声磁力复合研磨的效果。结果表明：超声磁力复合研磨加工效率得到提高;锥孔的材料去除量增加至1.6倍;研磨后锥孔平均表面粗糙度由原始的R_a1.23 μm降至R_a0.25 μm,下降率是传统工艺的1.3倍;试件表面的微波峰、凹坑和加工纹理均被去除,锥孔表面质量得到显著提高,且试件形状精度得到改善。     

磁力光整加工永磁极结构参数设计及仿真

在磁力研磨加工中,磁极结构形状和参数是影响其加工效率的主要因素之一。本文以XK7136C数控铣床为加工平台,将主轴头头部更换为永磁研磨磁极,对磁极结构形状和参数进行研究。设计符合加工使用的两种不同形状的磁极,利用Ansys仿真软件对其磁场进行有限元分析。通过仿真分析及试验验证发现,两种不同形状的磁极与普通磁极相比都能提高磁力光整加工的效率,同时开槽后的锥形磁极比球形磁极的端面在磁力线分布上更加密集,聚磁能力更好。试验研究发现,镍基高温合金Inconel 718的表面粗糙度在21分钟内由Ra0.502μm下降到Ra0.059μm,表面显微硬度和残余应力也有所改善,设计的磁极结构参数更有利于磁力光整加工。     

数控铣床磁力研磨加工的研究

为实现模具型腔在经济型数控铣上精铣后的光整加工，我们直接在经济型数控铣床上，采用磁力研磨工艺对模具型腔进行光整加工，取得了很好的效果。     

磁研磨法应用于模具型腔的光整加工

磁研磨加工法具有很好的柔性、自适应性、可控性等优点,可以在复杂形状工件表面得到较低的粗糙度值,可以加工过去传统工艺所无法加上的复杂形状内表面,如复杂型腔、微型内螺纹表面、弯管内表面等工件.利用磁研磨法对复杂自由曲面型腔的光整加工的工作原理、加工条件等做了介绍,对影响自由曲面模具型腔光整加工的磁研磨特性分析.     

油缸滚压头装置

当套筒零件内孔的加工精度和表面质量要求很高时,内孔在精加工之后还需要进行光整加工。常用的光整加工方法有研磨、珩磨和滚压等。研磨多系手工操作,工人劳动强度较大,通常用于批量不大且直径较小的孔,珩磨工艺其效率较低,而采用滚压工艺可以使精度在 0.01mm以内,表面粗糙度值达 Ra0.8μ m以上,且表面硬化耐磨,生产效率提高了数倍。我厂在加工油缸套筒时,采用了油缸滚压头装置进行光整加工,不论在生产效率,生产成本和产品使用寿命等方面均收到了满意的效果。油缸滚压头装置如下图所示。 　　滚压内孔表面的圆锥形滚柱 3支承在…     

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。     

基于螺旋交叉磁场的大曲率不规则弯管内表面磁研磨研究

通过改变电磁极的励磁方式和布置方式配合吸附有磁性磨料的柔性辅助磁链形成不同研磨运动轨迹,以解决大曲率不规则弯管弯折处内表面精密抛光难题。在工件内部放置由多个径向充磁磁极串联而成的柔性辅助磁链,以加强研磨区域磁感应强度,进而增强研磨压力,并光顺通过弯管弯折处,以提高弯管弯折处内表面质量。根据磨粒运动轨迹模型,提出交叉电磁极耦合研磨磁路轨迹方法,形成螺旋交叉磁场,解决大曲率弯管弯折处磁极干涉无法排布问题。针对大曲率不规则TB8钛合金弯管弯折处内表面进行抛光实验,实验结果表明:当磨粒的平均粒径为250μm时,研磨液用量为8 m L,激励电流为1 A,转速在800 r/min范围内,经过50 min的研磨,采用螺旋交叉电磁研磨后的工件表面质量明显优于旋转电磁研磨,表面粗糙度降至Ra 0. 32μm。基于螺旋交叉磁场下的柔性辅助磁链的磁粒研磨,对大曲率不规则弯管弯折处内表面质量的提高有显著作用,为复杂空间弯管内表面的光整加工提供了一种新的方法。     

滚子制造工艺(11)

研磨圆柱滚子外径的目的,是为了改善滚动表面的粗糙度,以及降低轴承的噪音.研磨是一种出现较早的光整加工方法,它既能用于平面加工,又能用于外径或内孔的曲面加工.研磨后研的工件表面尺寸精度和几何形状精度可达到0.1～0.3μm,糙度可达到Ra0.01μm.而且工件表面质量均匀,尺寸稳定.研磨时,研具在一定的压力下与被加工面作复杂的相对运动,而磨粒则在两者之间发生滑动和滚动,从而产生切削和挤压作用;与此同时,研磨液中的液体与工件表面发生化学反应,使工件表面产生一层氧化膜,并很容易地被磨粒刮去.就这样,研磨既起着机械切削作用,又起着物理化学作用.     

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。     

磁力滚压技术及试验研究

磁力滚压技术是依据磁力驱动原理完成对非导磁管类工件内表面滚压加工的一种新型加工工艺。基于异性磁极相吸原理,其外部旋转磁场带动内部滚压工具同步转动,从而完成对工件内表面的光整加工。研究其加工机理,确定影响磁力滚压的主要因素;进行磁力滚压加工试验,确定了最佳工艺参数:当变频器输入频率为20Hz、轴向进给速度为0.4m/min、加工行程为5个时,工件内表面加工质量和效益达到最佳,验证了磁力滚压技术可有效提高不锈钢管工件内表面质量。