集群磁流變效應(yīng)研磨盤的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及研拋加工實驗研究.pdf

1、基于磁流變效應(yīng)研拋加工原理，本研究提出將若干磁性體按適當(dāng)?shù)年嚵蟹绞脚挪荚谘心ケP基體內(nèi)形成集群磁流變效應(yīng)研磨刷構(gòu)成研磨盤，對脆硬材料研磨拋光加工的方法。將混入磨料的磁流變液作為研拋工作液，在單個磁性體端面局部形成磁流變效應(yīng)研磨刷，而多個磁性體的集群作用使研磨盤面形成由研磨刷集群構(gòu)成的具有一定厚度及彈性的粘彈性介質(zhì)層，能有效地俘獲和約束磨料微粒，控制磨料的運動軌跡和滯留時間，使研磨盤與加工界面間磨料分布均勻和穩(wěn)定化，可以實現(xiàn)對脆硬材料高效率

2、研磨和高精度超光滑拋光加工。 本文首先仿真優(yōu)化了集群磁流變效應(yīng)研磨盤的磁極方向、磁極端面形狀、磁極間距等參數(shù)以及分析研究了研磨盤盤面磁場的分布情況，并進行了相關(guān)的實驗研究。通過對不同磁極陣列方式的研磨軌跡進行仿真優(yōu)化，結(jié)合現(xiàn)有研磨盤結(jié)構(gòu)特點設(shè)計了新型的集群磁流變效應(yīng)研磨盤。在此基礎(chǔ)上，實驗研究了集群磁流變研拋工作液的組分（磨料種類、粒度、濃度等）以及加工過程參數(shù)（磁場強度、研磨壓力、研磨速度、加工時間和研磨液流量等）對集群磁流變

3、效應(yīng)研磨盤加工效果的影響。 實驗結(jié)果表明：集群磁流變效應(yīng)研磨盤研拋加工的合適磨料濃度范圍在5%～8%，磨料濃度低于傳統(tǒng)游離磨料加工的濃度；硬度較低的磨料可以得到較高的表面質(zhì)量，采用硬度較高的磨料時材料去除率較高；磁性顆粒和磨料的粒度相近時可以得到較好的表面質(zhì)量和較大的材料去除；當(dāng)鐵粉與磨料體積比為3：4時可以得到較好的研磨效果；工件的材料去除量隨著磁感應(yīng)強度的增大快速增加，當(dāng)磁感應(yīng)強度高于60Gs后增長緩慢，粗糙度則是先出現(xiàn)快速

4、的降低，隨后有緩慢升高趨勢；隨著研磨轉(zhuǎn)速的提高，工件的材料去除量隨之增大，而粗糙度則隨之降低；去除量隨著研拋壓力的增大近似線性增長，在8595Pa研拋壓力時的粗糙度最小；最佳研磨加工時間為6min；下磨盤為鑄鐵盤時在較低的磁場強度下，粗糙度和去除量都比鋁盤好。在以上對工藝參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，得到了集群磁流變效應(yīng)研磨刷研磨加工比傳統(tǒng)游離磨料去除量提高37．8%，粗糙度僅升高7．7%的加工效果。 為了進一步提高研拋加工精度，設(shè)計了增加