基于磁场特性的内孔表面光整新技术理论分析与实验研究

【摘要】： 零件内孔的表面质量对零件的装配精度和使用寿命等有很大的影响。经旋转磁场磁性磨粒光整加工和旋涡气流磁场复合光整加工后,零件毛刺去除,表面粗糙度值可降低1～2级；经旋转磁场粘弹性磁性磨料光整加工后,表面粗糙度值可降低2～3级,毛刺去除,表面轮廓支承率提高,表面纹理呈各向异性,零件及产品的使用性能和寿命改善。基于磁场特性的表面光整新工艺适用于细长孔、异形孔和盲孔的加工,具有形状适应性强、加工设备简单、加工效率高、加工效果好等优点,而且节能、环保、清洁,具有重要的研究价值和应用前景。 针对内孔表面光整加工存在的问题,论文提出了基于磁场特性的表面光整加工新工艺,对旋转磁场磁性磨粒光整加工、旋转磁场粘弹性磁性磨料光整加工、旋涡气流磁场复合光整加工新工艺进行了详细的理论分析和实验研究。主要内容有： 1、提出了旋转磁场表面光整加工新工艺,深入系统地分析了磨粒在磁场中的受力和运动轨迹,建立了旋转磁场表面光整加工的微观去除模型,分析了加工机理,确定了影响加工效果和加工效率的主要因素,从理论上确定了旋转磁场表面光整加工的可行性。 2、对磁极的布置形式、磁极对数及磁极形状进行了数值模拟；研制开发了旋转磁场表面光整加工的磁场发生装置,为进一步的实验研究提供了基础。 3、确定了适合于旋转磁场光整加工的球形磁性磨粒制备工艺。实验研究了各种参数对旋转磁场磁性磨粒光整加工效果和加工效率的影响,优化了参数,确定了加工效果。 4、提出了旋转磁场粘弹性磁性磨料光整加工新工艺,制备了粘弹性磁性磨料,深入研究了粘弹性磁性磨料的特性、加工机理、运动情况和受力状态,从理论上确定了影响加工效果和加工效率的主要因素。 5、实验研究了旋转磁场粘弹性磁性磨料光整加工的主要影响因素及其规律；对键槽、盲孔等异形表面进行光整加工后,毛刺去除,棱边倒圆,效果非常明显。 6、提出了旋涡气流磁场复合光整加工新工艺,用以解决旋涡气流光整加工轴向加工不均匀的难题。通过理论分析、数值模拟和实验研究确定了该工艺的加工效果。 本文深入系统地研究了基于磁场特性下的各种表面光整新工艺的加工机理、微观模型、理论分析方法,从理论和实际应用两方面对旋转磁场磁性磨粒光整加工、旋转磁场粘弹性磨料光整加工和旋涡气流磁场复合光整加工进行了详细研究,研究结果表明了旋转磁场在光整加工中应用的可行性,适合于细长孔、异形孔和盲孔等的光整加工,对于推动表面光整新技术的进一步研究、发展及实际应用具有十分重要的意义。