复合磁极磁粒研磨平面机理及试验探究

目的 探究磁粒研磨中复合磁极磁回路对工件表面质量及表面粗糙度值的影响,解决传统平面磨粒受磁力较小而远离加工区域,从而使表面质量较低的问题.方法 对提出的磁极复合磁路法进行研磨机理分析,并通过磨粒在加工中的受力分析,进而分析影响因素.使用等效磁路法,对3种磁路所形成加工区域的磁感应强度进行计算,进而采用Ansoft Ma...     

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...     

瓦形磁极对磁粒研磨加工管件内表面的影响

目的 提高磁粒研磨加工厚壁管内表面的表面质量与表面粗糙度改善率.方法 采用聚磁盘与瓦形磁极相配合的方式,通过仿真软件对不同数量的瓦形磁极与聚磁盘的多种组合进行模拟仿真,并分析其磁感应强度变化与磁力线分布.利用磁粒研磨法对管件内表面进行研磨试验验证,研磨后对工件表面粗糙度进行测量,并观察工件表面微观形貌.分析瓦型磁极数量...     

磁粒研磨Al 2024细长管的机理及试验研究

目的探究磁粒研磨过程中外部磁极的不同排布方式对Al 2024细长管内表面研磨质量的影响,寻求一种最佳的磁极排布方式。方法首先,在理论上分析了磁粒研磨细长管的基本原理;其次,利用ANSYS软件的磁场模块对磁极的三种排布方式进行模拟,得出不同的磁感应强度曲线,通过分析曲线的变化规律来探讨磁极排布方式对研磨效果的影响;再次,设计了试验装置,对理论和有限元仿真结果进行了验证试验,通过观测内表面粗糙度值和微观形貌,对比了试验效果。结果随着磁极夹角从90?增大到180?,磁感应强度逐渐减小,有效磁场区域逐渐减小。较小的磁感应强度使得磁性磨粒在磁场中受到的研磨压力变小,磁性磨粒易于受离心力作用甩出加工区域,参与研磨的数量变少,研磨质量降低;变小的有效磁场区域使得磁性磨粒受力区域减小,被磁化的数量减少,参与研磨的数量减少,研磨质量较差。研磨时间10 min后,从试验结果中可以看出,当磁极90?分布时,表面粗糙度值下降最大,从原来的0.66μm降至0.12μm,表面的凹坑和纹理缺陷被去除,表面形貌均匀且光泽度较好。结论磁粒研磨Al 2024细长管内表面时,调整磁极排布可以提高加工区域的磁感应强度和增大有效磁场区域面积,继而提高磁性磨粒的作用效果,促进研磨的有效进行,保证较好的研磨质量。     

磁粒复合研磨SUS304不锈钢孔道的机理与试验研究

目的 为探究磁粒研磨法对SUS304不锈钢孔道表面质量的影响,优化磁粒研磨工件内表面的工艺方案。方法 首先,基于磁极单轨迹运动和复合轨迹运动两种不同形式,分别对磁粒研磨孔道内表面的基本原理和运动轨迹进行了理论分析;其次,利用ANSYS软件对孔道内壁的磁场强度进行了有限元分析;最后,通过磁粒研磨法对孔道内壁进行试验验证。利用超景深3D显微镜和触针式表面粗糙度测量仪,分别测取孔道表面微观形貌和表面粗糙度。结果 研磨加工时间均为15 min,磁极为单轨迹运动时,工件表面材料去除量为662 mg,孔道内壁的表面粗糙度值由原始的2.0 μm降至0.48 μm;磁极为复合轨迹运动时,工件表面材料去除量高达892 mg,孔道内壁的粗糙度值下降至0.24 μm。结论 磁极为复合轨迹运动时,相对于传统的磁极单轨迹运动,磁粒研磨效率进一步提高,工件表面微观形貌以及表面粗糙度都有明显改善,研磨后的工件内表面质量更佳。     

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...     

磁极开槽对磁粒研磨加工镍钛合金血管支架管材内壁表面质量的影响

目的 提高镍钛合金血管支架管材内壁的表面质量及磁粒研磨加工效率,研究开槽与不开槽磁极对磁粒研磨加工镍钛合金血管支架管材内壁表面质量的影响.方法 建立了有限元仿真模型,分别模拟了开槽磁极与不开槽磁极的磁感应强度分布情况.结合仿真结果,使用搭建的镍钛合金血管支架管材内壁磁粒研磨加工设备,分别采用开槽磁极和不开槽磁极进行镍钛...     

弯管磁粒研磨的差异化加工工艺试验研究

根据弯管冲蚀破坏处的特点,提出一种新的差异化加工工艺。利用机械手的灵活性,在弯管加工过程中改变弯管内外侧的加工间隙,实现弯管内壁的差异化研磨,提高其表面质量。结果表明:在加工时间为75 min,弯管内外侧加工间隙均为2.0 mm时,弯管外弧的内表面粗糙度从0.70 μm下降到0.34 μm,弯管内弧的内表面粗糙度从0.82 μm下降到0.32 μm;在差异化研磨时,弯管外侧加工间隙为1.5 mm,内侧加工间隙保持为2.0 mm不变,弯管外弧的内表面粗糙度从0.70 μm下降到0.26 μm,弯管内弧的内表面粗糙度从0.82 μm下降到0.29 μm。差异化研磨可有效提高弯管的内表面质量。      

渐开线槽磁极改进磁粒研磨毛刺效果的试验研究

目的 改善传统磁粒研磨去除毛刺时磁感应强度变化率小、磨粒飞溅损耗严重等问题,设计带渐开线槽的磁极,通过优化磁场分布和逆渐开线展开转动的方式提高毛刺去除的效率和质量。方法 基于渐开线原理,设计不同基圆直径的磁极沟槽,仿真了磁感应强度云图及磁感应强度曲线,并与传统磁极进行平面研磨对比试验,通过综合分析优选磁极槽类型。对镍基高温合金GH3128螺旋铣孔板开展磁粒研磨孔切出毛刺的试验研究,分析主轴转速、磨粒填充量和磨粒粒径对孔缘毛刺去除的影响,得到渐开线槽磁极磁粒研磨孔切出毛刺的较佳工艺参数方案。结果 使用基圆直径为8mm的渐开线槽磁极研磨平面时,其有效研磨面积更大,在主轴转速为1 600 r/min、磁性磨粒平均粒径为250μm、进给速度为0.05 mm/s、磁性磨粒填充量为30 g、加工间隙为2 mm的工艺条件下研磨镍基高温合金GH3128孔板18 min后,孔切出毛刺平均高度由原始的29.6μm降至10.2μm,毛刺的平均宽度从原始的288.6μm降至169.4μm。结论 带渐开线槽的磁极改善了磁感应强度变化梯度,抑制了磁性磨粒的飞溅损耗,加速了磨粒切削刃的更新,使研磨效率和研磨均匀性都...     

仿形组合磁极研磨增材制造复杂表面工艺研究

目的 改善零件表面质量,延长零部件使用寿命。方法 应用Ansys Maxwell模拟仿真沿盘形磁极圆周开不同形状槽时磁极磁感应强度的分布。以钛合金(Ti6Al4V)材料增材制造的成形零件为例,基于磁粒研磨抛光技术,利用仿形组合开槽磁极对成形零件沟槽表面进行研磨抛光。结果 模拟结果表明,沿磁极圆周开均布矩形槽时,磁极的磁感应强度波峰值最大,波谷值最小,磁场强度梯度变化最大,最适合复杂工件表面的磁粒研磨。磁性磨粒粒径、磁极转速和研磨间隙等参数的设置都会影响研磨加工效果,经模拟和实验获得最佳工艺参数为磁性磨粒粒径180 μm、磁极转速1 000 r/min、研磨间隙2 mm。设置如上所述的加工工艺参数,成形零件沟槽表面粗糙度Ra由原始的10.70 μm降为0.52 μm,且其表面缺陷得到有效去除。结论 采用仿形组合开槽磁极应用磁粒研磨技术能够实现增材制造复杂零件表面的研磨抛光。     

低频交变磁场超精密平面磁力研磨加工研究

目的 通过利用低频交变磁场下产生的变动磁力,改善传统磁力研磨加工中磁力刷变形、磨料结块、磨料利用率低等问题,实现平面超光滑、纳米级加工。方法 在电磁线圈中通入频率为3 Hz的交流电流,产生低频交变磁场。利用磁通密度测量仪（EMIC Gauss Meter GM 4002）对加工区域磁感应强度进行测定,考察低频交变磁场的磁场强度分布状况。设计组装一套研磨压力测量系统,利用数据记录处理软件对比分析低频交变磁场和直流磁场所产生的研磨压力,深入研究研磨工具（磁簇）在低频交变磁场作用下的变化规律。研制一套低频交变磁场平面磁力研磨加工装置,以SUS304不锈钢板为加工对象,并与直流磁场进行对比实验,验证利用低频交变磁场进行磁力研磨的可行性及加工性能。结果 低频交变磁场中各点磁感应强度均在峰值与谷值之间不断变化,其变化规律近似于正弦分布。在磁极边缘（R=7.5 mm）,产生最大峰谷值;从磁极半径（R=6 mm）到磁极中心（R=2 mm）,磁场强度逐步减弱。低频交变磁场下研磨压力值呈周期性变化,且研磨压力的平均值大于直流磁场下的值。磁簇在低频交变磁场作用下产生周期性振动。磁簇呈收缩状态时,磁性粒子带动磨料上浮于磁簇前端。当磁场方向改变时,磁簇先呈发散状态,然后收缩,此过程中磨料颗粒与磁性粒子再次混合。如此循环更新,不仅解决磁簇与工件接触后产生的变形问题,而且提高了磨料的利用率,保证研磨工具稳定。分别使用低频交变磁场和直流磁场对SUS304不锈钢板进行研磨,使用油基研磨液,主轴转数为350 rad/min,交流电流有效值为1.9 A,频率为3 Hz。第一阶段选择平均粒径为30 μm的电解铁粉和WA#10000的磨料颗粒,经过60 min研磨,表面粗糙度值分别为35.28 nm和81.36 nm;第二阶段选择平均粒径6 μm的羰基铁粉和1 μm的金刚石粉,研磨时间60 min,最终表面粗糙度值分别达到4.51 nm和17.58 nm。结论 利用低频交变磁场能够实现研磨工具（磁簇）的循环更新,提高磨料利用率。与直流磁场相比,利用低频交流磁场磁力研磨法所获得的加工表面均匀、无划痕,实现了平面超光滑纳米级加工。     

磁粒研磨TC4孔棱边毛刺的机理及试验研究

目的探究磁粒研磨法去除TC4孔棱边毛刺的机理,寻求去除TC4孔棱边毛刺的最佳工艺方案。方法分别对磁极单轨迹运动、磁极复合轨迹运动下磁粒研磨去除孔棱边毛刺的基本原理进行分析,分别利用ANSOFT和ANSYS软件对孔棱边处的磁场强度和切削力进行模拟分析。通过磁粒研磨法对孔棱边毛刺进行研磨去除试验,利用超景深3D显微镜测取孔棱边毛刺的微观形貌以及毛刺的高度。结果磁极为单轨迹运动时,磁极自转转速为2000 r/min,研磨加工15 min后,TC4孔棱边的毛刺高度由原始的60μm左右降至5μm左右。磁极为复合轨迹运动时,磁极自转转速为2000 r/min,磁极公转速度为30 r/min,加工时间为12 min,TC4孔棱边的毛刺已经完全去除,且孔表面微观形貌较好。结论当磁极为复合轨迹运动时,相对于传统的磁极单轨迹运动,孔棱边毛刺的去除效率进一步提高,TC4孔表面微观形貌得到极大改善。     

超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面的光整研究

目的探究超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面管研磨的可能性,分析有无辅助磁极及不同粒径的研磨粒子对内表面的影响。方法在石英玻璃管内表面添加辅助磁极并辅助超声磁粒复合研磨装置,加快磨粒的翻滚,提高抛光质量和效率。结果采用超声磁粒复合研磨装置,选用150、250、350μm三种粒径的研磨粒子分别进行研磨实验,研磨40 min后,150μm的研磨粒子表面粗糙度值从原始4.4μm下降到1.2μm,250μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.2μm,350μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.6μm。对比传统磁粒研磨装置与超声磁粒复合研磨装置,保持研磨粒子粒径为250μm,经40 min研磨,在传统磁粒研磨装置上未添加辅助磁极,石英玻璃管内表面粗糙度值从原始4.4μm下降到2.8μm;在传统磁粒研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到1.1μm;在超声磁粒复合研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到0.2μm。结论在石英玻璃管内表面添加辅助磁极后,表面粗糙度值得到下降。采用超声磁粒研磨装置使石英玻璃管内表面粗糙度值在原有基础上进一步下降,且选用粒径为250μm的研磨粒子最佳。加工后,工件内表面的加工均匀性显著提升,原始缺陷和原始波峰基本去除。     

SUS304不锈钢套内圆表面磁力研磨加工研究

使用自制的环形磁刷工具配合多轴运动电解复合磁力研磨机,对SUS304不锈钢套内圆表面进行磁力研磨加工试验,探讨氧化铝磨粒粒径、加工时间、加工负荷以及加工电流对表面粗糙度的影响。结果表明：在纯磨粒磁力研磨试验中,当磨粒粒径为3 μm、加工负荷为2 N及振动频率为4 Hz时,研磨加工10 min后,Rmax=0.198 μm、Ra=0.045 μm, 而在纯电解磁力研磨试验中,在负荷2 N与加工电流200 mA的加工条件下,研磨10 min后,Rmax=0.292 μm、Ra=0.069 μm,较纯磨粒磁力研磨效果稍差;在电解复合磨粒的磁力研磨中,当磨粒粒径为3 μm、加工负荷为2 N、振动频率为4 Hz及加工电流为200 mA时,可获得最理想的研磨结果,加工10 min后,Rmax=0.146 μm、Ra=0.033 μm,效果优于纯磨粒和电解的磁力研磨;在工具无进给的两阶段电解复合磁力研磨试验中,先使用3 μm粒径的磨粒、2 N的加工负荷、4 Hz的振动频率以及200 mA的加工电流,研磨4 min,随后更换粒径为1 μm的磨粒,研磨12 min后,Rmax=0.112 μm、Ra=0.024 μm,此时工件内表面已被加工成镜面。