磁性磨粒光整加工技術

磁性磨粒光整加工(Magnetic Abrasive Finishing,MAF)又稱磁性研磨、磁力研磨。MAF是將具有導磁性能和加工能力的一定量的磁性磨粒以合理的加工間隙置於磁極頭和工件之間,通過磁場發生裝置(利用電磁場或永磁場在加工區域形成具有一定磁場強度的磁場),使磁性磨粒對工件產生一定大小的作用力,並通過一定的運動形式使工件和磨粒間產生複雜的相對運動。在作用力和相對運動的作用下,磁性磨粒對工件表面產生微量磨削、擠壓、磨粒磨損和電化學磨損等綜合作用,從而改變工件表面幾何特徵(表面粗糙度下降,輪廓支撐度增加,去毛刺等).改善表面層物理力學性能(如表面形成變質層、改善表面應力狀態等),提高工件表面質量,改善工件表面完整性,進而提高工件及產品的使用性能和壽命,達到對表面光整加工的目的。

在磁性磨粒光整加工過程中,磁性磨具是由無數微小顆粒的磁性磨粒組成的磨粒群,在微場中受到磁力的作用而壓向工件表面。根據精密切削理論和摩擦學理論可知,碰性磨粒在加工過程中與工件表面產生接觸滑擦、擠壓、刻劃和切削等作用,從而實現對工件表面的光整加工。
(1)微量磨削和擠壓作用
磁性磨粒在工件表面的作用力包括磁場保持力和由工件與磁極間相對運動產生的切向摩擦力。磁場保持力使得磁性磨粒對工件表面產生擠壓作用。同時,由於工件與磁極間的相對運動以及磁場分布不均勺性,“柔性磁刷”上的每一個磁性磨粒都在不斷地變換方位參與加工,形成隨機和不連續的切削過程;而磁性磨粒本身切削刃前刀面多為較大負前角,在磁場保持力作用下切深較小,使得工件表面彈塑性變形很小,加工變質層極薄。
(2)多次塑變磨損作用
加工過程中磁性磨粒一般都集中在磁力線密集的表面凸起的微小輪廓峰附近,因而表面微凸處的塑變磨損相對較大,使得該不平度下降加快。因此磁性磨粒的多次塑變磨損作用可以較快地獲得光滑的工件表面。
(3)摩擦腐蝕磨損作用
工件表面被磁性磨粒摩擦,純淨金屬表面裸露在外,受環境和介質腐蝕形成一層極薄的氧化膜。由於氧化膜與工件材料的膨脹係數不同,以及加工過程中溫度變化等原因,這層氧化膜在隨後的滑擦摩擦中脫落。在連續加工過程中,工件表面層金屬不斷地氧化,脫落,再氧化,再脫落,從而改善加工效果。
(4)電化學磨損作用
工件迴轉帶動導電磁性磨粒鏈偏離磁力線,形成磁場梯度,在磁場梯度作用下,磁性磨粒鏈兩端產生微小電動勢,使工件表面產生微小電流,而旋轉工件在兩磁極間受到交變磁場作用,強化了工件表面層金屬的電化學過程,使表層金屬迅速被磨損去除,進一步提高了加工效率。

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