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1、磁力光整加工技術(shù)是將磁場(chǎng)和磁性磨料引入研磨拋光加工而發(fā)展起來的一種先進(jìn)的復(fù)合光整加工工藝,可以有效改善產(chǎn)品表面質(zhì)量,在航空航天、機(jī)械、儀表、醫(yī)療器械、核能領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是,由于缺乏高性能的磁性磨料,對(duì)難加工材料的磁力光整加工機(jī)理認(rèn)識(shí)不清楚,沒有專門的研磨加工設(shè)備和優(yōu)化的研磨工藝參數(shù)等諸多問題,制約了該技術(shù)的發(fā)展。為解決上述問題,本文以 XK7136C數(shù)控銑床為研究平臺(tái),對(duì)其進(jìn)行磁力光整加工系統(tǒng)改造;采用霧化快凝法制備的球形復(fù)
2、合磁性磨料進(jìn)行難加工材料的磁力光整加工試驗(yàn),研究分析球形復(fù)合磁性磨料的光整加工機(jī)理;選用高性能鎳基變形高溫合金 Inconel718(GH4169)和鎳基鑄造高溫合金 K419進(jìn)行研磨試驗(yàn)和參數(shù)優(yōu)化。主要研究?jī)?nèi)容如下:
1.球形磁性磨料光整加工機(jī)理分析
從球形磨粒在磁場(chǎng)中的受力分析入手,對(duì)研磨刷的切削性能及研磨壓力進(jìn)行分析和公式推導(dǎo),得出磁力光整加工是在機(jī)械、化學(xué)和電化學(xué)等共同作用下完成。重點(diǎn)研究強(qiáng)永磁場(chǎng)下球形復(fù)合磁
3、性磨料磁力光整加工工藝條件下材料研磨理論模型、材料微觀去除機(jī)理以及工藝參數(shù)變化對(duì)加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)球形復(fù)合磁性磨料靜態(tài)有效磨刃數(shù)多、微刃分布一致性好的特性,可以有效提升光整加工效率,獲得優(yōu)質(zhì)的表面質(zhì)量。
2.研磨線速度與研磨刷加工性能探討
柔性磁研磨刷在加工時(shí)研磨線速度不能無限增大,因?yàn)檠心ニ⒃陔S主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)速過高會(huì)對(duì)磁性磨粒產(chǎn)生較大的離心力,若磁極產(chǎn)生的磁場(chǎng)束縛力小于磨粒受到的離心力,就會(huì)飛出加工區(qū)域,
4、造成研磨刷加工性能降低。因此,在磁極確定的研磨加工中存在最大線速度。通過公式推導(dǎo)和理論分析得出,可以采用增大加工區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度、選用相對(duì)磁導(dǎo)率較大的磨料等方法來降低磨粒飛出加工區(qū)域現(xiàn)象的發(fā)生,得出霧化快凝球形復(fù)合磁性磨料的相對(duì)最大線速度,提高研磨刷的加工性能。
3.永磁極設(shè)計(jì)與仿真
以 XK7136C數(shù)控銑床為研究平臺(tái),對(duì)其進(jìn)行磁力光整加工系統(tǒng)改造。采用強(qiáng)永磁材料稀土釹鐵硼(NbFeB)設(shè)計(jì)制造高效永
5、磁極,并且結(jié)合研磨刷光整加工時(shí)出現(xiàn)剛性過大的問題,提出將磁極端面中心處部分材料去除,此種設(shè)計(jì)可以有效提高磁極端面近中心范圍內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度,且有利于磁性磨粒的流動(dòng),解決了研磨刷剛性較強(qiáng)影響光整加工質(zhì)量的問題。選用電磁仿真軟件 ANSYS對(duì)磁極不同端面形狀和開槽尺寸的磁力線分布和磁場(chǎng)強(qiáng)度分布進(jìn)行仿真分析,優(yōu)化獲得磁極結(jié)構(gòu)參數(shù),并通過研磨試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)磁極的有效性。
4.鎳基變形高溫合金Inconel718和鎳基鑄造高溫合金K419磁力
6、光整加工試驗(yàn)探究
本文選用在航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的鎳基高溫合金Inconel718和K419使用霧化快凝法制備的球形復(fù)合磁性磨料進(jìn)行研磨對(duì)比試驗(yàn)。分析了在磁場(chǎng)強(qiáng)度和加工時(shí)間恒定的情況下,主軸轉(zhuǎn)速、加工間隙、磨粒粒徑和磨料填充量四個(gè)工藝參數(shù)對(duì)研磨材料表面微觀形貌和粗糙度的影響。選用正交試驗(yàn)方法對(duì)各研磨參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,總結(jié)得到加工兩種材料的最佳研磨參數(shù)組合,并且進(jìn)行磁力光整加工試驗(yàn)驗(yàn)證,取得了良好的光整加工效果。為磁力光整加工技術(shù)的
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