磁粒研磨加工技术的研究进展

磁粒研磨加工是一种应用广泛且高效的表面加工技术,具有加工质量高、适用范围广、柔性加工、自锐性好、易于实现自动化等优点,能够有效去除工件表面的划痕、积碳、毛刺和卷边等缺陷.首先,综述了磁粒研磨加工技术的发展与研究,包括磁粒研磨加工技术的提出与发展、数学模型分析和加工参数产生的影响,其中着重论述了加工过程中单颗磨粒的力学模...     

磁力研磨光整加工技术的实验研究

对影响磁力研磨光整加工技术的各种因素进行了实验研究 ,得到了各种因素的影响规律及存在的最佳值 ,对该技术在模具型腔精加工的应用具有重要的意义。     

磁性磨料在磁力研磨加工中受磁场力作用的研究

针对国内在磁力研磨加工机理领域上研究的不足，论文在磁力研磨加工原理的基础上，利用建立磁场图的方法，对磁力研磨加工中磁性磨料所受的磁场力进行了理论上的分析和推导，结果表明磁场对磁性磨料的作用力大小与磁性磨料的粒度、磁性磨料的磁化率、加工区域的磁场强度、磁通集中情况以及磁场梯度有着重大的关系。     

电化学砂带复合加工回转沟槽表面的形貌与精度特性

目的通过电化学砂带复合加工实现回转表面上沟槽结构的光整。方法针对沟槽结构的特殊性,提出阴极悬浮定位方式控制加工间隙。通过对比有无电化学作用条件下砂带抛磨加工获得的表面形貌差异,以及分析加工过程中表面形貌的变化规律,研究电化学作用和机械作用对表面形貌与精度特性的影响机理。进行工艺参数对表面粗糙度和圆度影响的实验,获得单因素条件下各工艺参数的优化取值范围。进行正交实验和极差分析,获得各工艺参数对表面粗糙度和圆度影响重要性的排序。综合单因素和正交实验结果,确定面向表面粗糙度和圆度的工艺参数优化取值范围。结果砂带无轴向运动时,该工艺能实现小极间间隙条件下的稳定加工,同时获得良好的表面质量和加工精度。机械作用参数对表面粗糙度的影响程度大于电化学作用参数,砂带压力为主要因素;电化学作用参数对圆度的影响程度大于机械作用参数,加工电流为主要因素。结论对回转沟槽表面等磨具难以实现轴向运动的部位进行表面光整加工,电化学砂带复合加工是一种有效方法。     

扫描式阴极电化学光整加工对车削外圆面边缘毛刺的去除

目的 通过电化学光整加工,在改善车削零件表面粗糙度的同时,有效去除工件边缘两侧方向的微小毛刺,提高零件表面的完整性.方法 在扫描式阴极电化学光整加工能实现表面良好光整加工效果的参数范围内,通过改变阴极局部形状,改变毛刺部位的电场分布,进而改变其材料去除速度,实现毛刺去除.对不同形状阴极条件下,毛刺表面的电流密度分布及毛刺顶端和底部的电流密度差值进行仿真分析,得到使毛刺高度值下降较快的阴极形状.对工件进行扫描式阴极电化学光整加工,获得表面粗糙度Ra与毛刺高度值的变化规律.结果 使用凸圆角阴极时,毛刺顶端和底部的电流密度差值较大,去除效率较高.Ra值在加工时间为16～18 min时出现拐点,加工20 min时,Ra值由2.76μm降低至0.32μm;毛刺高度值在加工时间为10～14 min时出现拐点,加工20 min时,从17.10μm降低至2.64μm,与表面粗糙度Rz值为同一量级.结论 通过改变阴极形状,在电化学光整加工过程中能有效降低车削工件边缘两侧方向的微小毛刺,实现零件使用性能的提高,具有实际应用中的可行性.     

高频窄脉冲电化学光整加工工艺特性研究

阐述了高频窄脉冲电化学光整加工原理;比较了其与脉冲电化学加工的区别与联系;通过实验,研究及分析了电流密度、加工间隙、工件材料、加工时间及脉冲参数等因素对加工后表面质量的影响.实验结果表明:在合适的工艺参数情况下,高频窄脉冲电化学光整工艺可大幅度提高加工效率,获得镜面级的表面质量,并能降低加工成本.     

钛合金管内表面的电化学磁力研磨复合光整试验

针对热挤压成型对钛合金管的内表面会产生微裂纹、褶皱、毛刺等表面缺陷的问题,提出了一种高效率的电化学磁力研磨复合光整加工方法。设计了电化学磁力研磨复合光整加工的实验装置,分别与纯磁力研磨加工和纯电化学加工进行了光整加工试验对比,检测分析了不同工艺加工前后表面的粗糙度、微观形貌、摩擦磨损行为、表面残余应力和能量谱。结果表明:在相同的加工时间内,与单纯电化学加工和磁力研磨加工相比,电化学磁力研磨复合光整加工的表面粗糙度Ra可达到0.2μm,材料去除量和加工效率显著提高;表面显微形貌要明显优于其他两种加工方式;且加工后表面很好地维持了原有材料的化学成分和表面性质;能够使表面由拉应力转变为约–200 MPa的压应力状态,从而获得更好的表面应力状态。     

模具数字化磁力研磨加工中研磨运动轨迹的研究

介绍了模具制造过程中,模具表面数字化磁力研磨加工的原理和特点,分析了曲面磁力研磨加工轨迹对研磨质量的影响,提出了相应的解决办法。     

冷轧丝杠轧辊的脉冲电化学光整加工

针对冷轧丝杠轧辊结构特点,采用成形阴极法对其进行脉冲电化学光整加工,重点研究了工艺组成、阴极设计和控制系统。数控系统采用国产6020运动控制器为主体来实现,给出了系统的硬件组成和软件实现原理。在优化的工艺条件下,对轧辊进行了脉冲电化学光整实验。     

磁力研磨法去除复杂轮廓蒙皮微孔边缘毛刺

目的 去除复杂轮廓的钛合金蒙皮壁板微孔边缘毛刺和积瘤.方法 采用磁针磁力研磨法对蒙皮壁板微孔边缘的毛刺和积瘤进行去除.设计了3种不同磁极排布方案的磁极盘,并利用仿真软件模拟了3种不同磁极排布方案的磁场分布,使用排列优化后的磁极盘对蒙皮壁板进行研磨加工,利用3D超景深电子显微镜对加工前后的微孔形貌进行对比观察.结果 根据...     

磁力研磨工艺对整体叶盘表面完整性的影响

针对铣削加工对整体叶盘零件表面完整性控制不能满足使用要求的难题,利用磁力研磨所特有的柔性、自适应性、可控性等优点,研发了一种基于机器人的自由曲面磁力研磨装置,对整体叶盘零件进行加工试验。试验结果表明:经过磁力研磨后零件的表面粗糙度数值大幅度降低;铣削加工残留下来的加工纹理基本去除;原始表面上的微裂纹减弱或彻底消除;近表层原始显微组织中的变质层被部分去除;残余应力也明显减小。由此表明磁力研磨加工工艺能够提高整体叶盘的表面完整性,从而可以提高零件的疲劳强度和使用寿命。     

基于多轴刀路轨迹的自由曲面磁粒研磨试验

目的 通过自由曲面的磁粒研磨试验,使工件曲面经研磨后能够获得较好的表面形貌,降低工件的表面粗糙度。方法 使用UG生成曲面三维模型,利用后处理功能,生成包含刀具位置和姿态的刀位文件,提取刀位文件中原始的刀路轨迹点,分析刀路轨迹,利用曲率的临界值提取轨迹的特征点。采用积累弦长参数化法对提取的轨迹特征点进行三次B样条插值,对比插值前后轨迹点拟合曲线在z轴的误差,再根据刀轴矢量计算机械臂末端姿态。选择磁极的不同开槽方式,并在Ansoft Maxwell软件里进行仿真模拟和分析,选定理论上较优的球形开槽磁极形式。通过试验加工铝合金自由曲面,对比研磨前后的表面形貌和表面粗糙度。结果 使用积累弦长参数法进行3次B样条插值,获得了步长较为均匀的轨迹点,优化了原始刀位轨迹。在球形磁极上进行开槽,使均匀磁场变为非均匀磁场,同时使最大磁感应强度由0.556 T增至0.727 T,增大了磁粒研磨过程中的研磨力。对铝合金曲面的部分区域进行60 min的研磨,其表面平均粗糙度从原始的Ra 8.71 μm降至Ra 0.56 μm。结论 将磁粒研磨与六自由度机械臂结合,进行曲面的光整加工,可以有效改善工件的表面质量,...     

印制电路板表面终饰工艺的研究与发展趋势

热风整平工艺一直是印刷电路板制造中最后的表面处理工艺,但随着印刷电路板的精细化和复杂化以及环境保护的需要,热风整平工艺已被限制应用.由此,产生了一些替代工艺,包括有机焊接保护剂、化学镀影金、化学浸锡以及化学浸银等.本文对热风整平及其主要替代工艺作出评价和探讨,并对未来印刷电路版表面终饰技术的研究和发展提出一些看法.     

电化学光整加工过程中电流场分布特性

为改善电化学光整加工整平效果,根据电化学光整加工前后表面微观轮廓的变化,在提出的圆锥体和半球体表面微观几何形貌的基础上,建立了极间电流场的数学模型,并分析了电化学光整加工过程中电流场分布特性的变化。研究结果表明,尖峰状表面微观几何轮廓有利于强化电化学的选择性溶解,有利于提高整平效果,验证了电化学光整加工过程中,机械作用具有使表面微观几何轮廓尖峰化的作用。     

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。     

脉冲电磁场辅助平面磁粒研磨加工试验

目的 在传统的平面磁粒研磨加工中添加脉冲辅助磁场,增大加工区域中磁感应强度和加工时磁感应强度动态变化,丰富磨料粒子在加工时的运动形式,使研磨轨迹复杂化,降低工件表面粗糙度,获得更好的工件表面形貌.方法 通过分析磨料粒子在有无辅助磁场时各自的受力情况,探究辅助磁场对磨料在加工时运动状态的影响,研究脉冲辅助磁场下磨料的运动...     

薄壁片状试件贴壁式振动光饰实验研究

目的提出一种适用于中小型薄壁片状类零件提高表面质量的贴壁式振动光饰加工技术方案。方法选取球形棕刚玉磨块,HYA磨液作为加工介质,选用45~#钢、钛合金TC4(Ti-6Al-4V)、铝合金(A356)、304不锈钢4种材料,进行试件尺寸为10 mm×20 mm×3 mm的10 mm×20 mm单面贴壁加工实验及自由式加工实验。通过对比自由式与贴壁式加工中五个不同位置加工后试件的表面粗糙度值,以确定贴壁式振动光饰加工的优势及贴壁式相对最佳加工位置。使用动态力传感器测试了对应五个不同位置处磨块对传感器(即磨块对试件)的动态力,找出不同加工位置处试件受力规律。结果初始表面粗糙度Ra值约为2.6μm的两组45~#钢试件的加工实验中,1 h时自由式加工试件Ra值仍为2.4μm,贴壁式加工试件已小于0.5μm。不同位置加工的钛合金、铝合金、不锈钢试件实验结果得出,容器底部位置是相对最佳加工位置,容器内侧中部位置其次,均明显优于其余三个位置,容器内侧上部、外侧中部和上部位置对加工效果的影响规律不明显。动态力测试结果得出,容器底部位置处磨块对传感器的平均力最大,为2.728 N,容器内侧中部、外侧中部、内侧上部、外侧上部位置依次降低,不同位置受力分布总体趋势与试件加工结果基本对应。结论贴壁式加工较自由式加工效率高,容器底部是获取试件相对最佳表面粗糙度的加工位置,试件加工效果与试件受磨块动态力的大小有直接关系。贴壁式振动光饰加工技术可应用于中小型薄壁片状类零件表面质量的提高。     

基于边界层理论的脉冲电化学光整加工

从电解液流动角度出发,阐述了边界层的分离现象,建立了边界层方程;从影响边界层因素出发,解释了脉;中电化学光整加工能有效地克服边界层的分离,改善了光整加工过程的稳定性,提高了加工精度。     

长管内壁表面浮动磨头光整加工的磨削力分析与实验

介绍一种用于长管内壁表面光整加工的装置,并对其进行了受力分析,推导出磨棒对管内壁的磨削力的计算公式;利用MATLAB进行数学建模,分析相关参数对磨削力的影响规律,并在电机转速为940r/min时,对内径54mm、长1.5m的不锈钢管内壁进行磨削加工,验证了光整加工的效果,为下一步更深入的研究提供了理论及实验基础。     

永磁场磁力研磨TC11钛合金的实验研究

目的解决钛合金机械加工后表面质量差的难题。方法采用磁力研磨工艺对TC11钛合金进行了表面光整加工。以表面粗糙度为主要评价指标,研究了磁力研磨工艺参数对钛合金表面质量的影响,并对工艺参数进行了优化。采用优化后的工艺参数对钛合金进行了表面光整加工,研究了磁力研磨工艺对钛合金金相组织的影响。结果当加工间隙为3 mm时,研磨压力适宜,加工后工件表面粗糙度值最小。采用粒径为100目的磨粒使工件表面研磨加工后纹理更细,表面粗糙度值最低。提高主轴转速,工件表面材料去除率增加,当主轴转速为1500 r/min时,加工后工件表面粗糙度值最小。对比工件加工前后的金相组织,加工后试样表面组织晶粒变细,晶界增多,工件表面应力状态由张应力转变为压应力。结论实验确定了较优的工艺参数组合,即:加工间隙为3 mm,磨粒粒径为100目,主轴转速为1500 r/min。采用永磁场磁力研磨工艺,能够大幅降低TC11钛合金表面粗糙度,并使钛合金表面组织得到改善。