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文檔簡介
1、基于電磁流變效應(yīng)及電磁場協(xié)同作用,本研究提出了一種用于硬脆材料研拋微細(xì)加工的新方法,即利用電磁流變液作為即效微砂輪結(jié)合劑,在電磁流變效應(yīng)作用下將混入電磁流變液中的磨料微粒粘結(jié)、聚集,形成動態(tài)即效微砂輪,用于玻璃、單晶硅、工程陶瓷等硬脆材料微器件的精細(xì)加工。 本文以電磁流變效應(yīng)微砂輪形成理論為基礎(chǔ),研制了電磁流變效應(yīng)微砂輪微細(xì)加工的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)現(xiàn)了硬脆材料的定點(diǎn)加工。通過對電磁流變液成分、特性及電磁流變效應(yīng)機(jī)理的分析,研制了適合研磨
2、拋光的電磁流變拋光液,并實(shí)驗(yàn)研究了電磁流變液參數(shù)(磨料尺寸、種類、濃度等)、外部過程參數(shù)(工具形狀、加工間隙、加工時間、工具轉(zhuǎn)速、電場電壓、磁場電壓等)及協(xié)同效應(yīng)影響參數(shù)(電磁場組合方向、電磁場組合強(qiáng)度等)對拋光加工效果的影響。借助光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、Taylor-Hobson輪廓儀等儀器分析了工件加工表面特征,探討了硬脆材料的材料去除機(jī)理。 研究結(jié)果表明,利用電磁流變效應(yīng)即效微砂輪對玻璃等硬脆材料進(jìn)行精細(xì)加工是可行和有效
3、的,以Fe3O4粒子作為固相粒子配制成的電磁流變液能實(shí)現(xiàn)電磁流變拋光加工并能獲得良好的拋光效果;磨料的硬度對工件材料表面的去除率有顯著影響,硬度大的磨料(如金剛石微粉)可以得到較高的材料去除率和較大的表面粗糙度,硬度小的磨料(如氧化鋁)可以得到較高的表面質(zhì)量但去除率較低;當(dāng)金剛石磨料粒度為7μm、含量在3%-6%時可以獲得較好的加工效果;工具基體的端部形狀直接影響拋光表面電場和磁場的分布,從而形成不同的定點(diǎn)加工形貌;隨著電場或磁場電壓的
4、增大電磁流變效應(yīng)微砂輪的去除效率會隨之增高;當(dāng)外部加工參數(shù)選用加工間隙5μm、加工時間10min、工具轉(zhuǎn)速3300rpm時材料去除率較高;外加電、磁場組合方式(方向、強(qiáng)度組合),是電磁流變協(xié)同效應(yīng)的重要影響因素,對電磁流變拋光加工效率有極大影響,當(dāng)電場和磁場同向疊加時拋光區(qū)域的去除深度和直徑明顯增大;較大電場電壓和較小磁場勵磁電壓的疊加可獲得較好的協(xié)同效果,材料去除效率較高。通過對加工表面的微觀結(jié)構(gòu)和形貌的分析,發(fā)現(xiàn)拋光加工區(qū)域的材料去
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