基于等量磨削的自由曲面磁性研磨的机理和实验研究

摘要

磁性研磨光整加工是一种利用磁性磨具在磁场的作用下，实现对工件表面光整加工的新型表面光整加工方法。它由磁极和磁性磨料组成。在给定的一对磁极所形成的磁场中填充一种既有磁性又有切削能力的磨料，磨料在磁场力的作用下以压力的形式作用在工件表面上，实现对工件表面的研磨加工，达到去除毛刺和表面光整加工的目的。磁性研磨光整加工技术以其良好的柔性、自适应性、自锐性等突出的加工优点，在曲面光整加工方面表现出了巨大的优势。针对曲面加工中由于曲面法向矢量的变化导致的加工不均匀性，本文提出了有效磨削的概念，即通过改变参数(如改变机床设置，使磁极与曲面法向矢量一致；改变进给速度，使在磨削能力较弱的地方，增加磨削时间等)，保证在曲面的加工过程中，各点的加工效果的一致性。 本研究以磁性研磨加工原理为切入点，充分考虑自由曲面磁性研磨技术的特点，在对与自由曲面磁性研磨技术相关的设备、工艺、柔性砂轮(即磁极)、磨粒等方面进行详细的研究与讨论的基础上，用系统的观点，从整体上追求全局的最优，使整个技术体系得到完善和发展，以适应市场对磁性研磨技术的需要，使该技术尽快进入实用阶段。形成自由曲面磁性研磨加工工艺技术体系、相应的设备的设计与制造、磨粒的制备与性能指标的量化体系以及磁极的设计与加工性能的研究。 本文通过理论分析和试验研究，对自由曲面磁性研磨的加工机理进行了研究，主要研究内容如下: 1、研究自由曲面磁性研磨光整加工的加工机理及其在生产中的实际应用。提出了有效磨削的概念，保证对曲面加工的一致性。 2、根据电磁理论系统分析了磁性研磨加工过程中磁性磨料受力情况，并分析研究了磁性研磨加工中磁性磨料磨粒的磨削机理，提出了磁性研磨加工中对磁性磨料加工性能的要求以及磨粒的制备方法。 3、对自由曲面磁性研磨光整加工的电磁感应器、工具磁极形状等进行了设计计算。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

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第一章 绪论

1.1引言

1.2机械加工精度及零件的表面质量

1.2.1机械加工精度

1.2.2表面质量的含义

1.2.3表面质量对零件使用性能的影响

1.2.4零件表面质量的评价

1.3表面光整加工技术

1.3.1光整加工技术的含义

1.3.2光整加工技术特点

1.3.3光整加工技术分类

1.4磁性研磨光整加工的国内外发展动态

1.5选题的目的和意义

1.6本文的主要研究内容

第二章 磁性研磨光整加工技术

2.1磁性研磨加工原理及特点

2.1.1磁性研磨加工原理

2.1.2磁性研磨加工特点

2.2磁性磨料磨粒的磨削机理

2.2.1研磨压力的产生

2.2.2磁性磨料受力解析

2.2.3磨粒飞溅的临界速度

2.2.4磨粒的加工机理

2.3磁性磨料的研究

2.3.1磁性磨料的国内外研究现状及应用

2.3.2磁性磨料的成分构造

2.3.3磁性磨料的性能要求

2.3.4磁性磨料的制备

2.3.5磁性磨料对加工质量的影响

2.4本章小结

第三章 磁性研磨装置的设计

3.1磁性研磨装置的设计

3.1.1磁性研磨装置的组成

3.1.2磁性研磨装置的工作原理

3.2磁性研磨装置中的磁路设计

3.2.1磁路形式和磁回路材料的确定

3.2.2磁路结构及其相关参数的确定

3.2.3磁极头的设计

3.3实验装置

3.4本章小结

第四章 磁性研磨光整加工性能的实验规划与分析

4.1实验方案设计

4.2实验结果分析

4.2.1正交试验

4.2.2磁性研磨光整加工中最佳角度的确定

4.2.3加工面曲率半径对磁性研磨光整加工的影响

4.3磁性研磨光整加工的影响因素分析

4.3.1磁感应强度对加工特性的影响

4.3.2加工间隙对磁性研磨加工效果的影响

4.3.3磁极转速对磁性研磨光整加工的影响

4.3.4加工时间对磁性研磨加工效果的影响

4.3.5磁性磨料的粒度对加工性能的影响

4.3.6磁性磨料的填充量对加工效果的影响

4.3.7研磨液对加工特性的影响

4.3.8导磁性对加工效果的影响

4.3.9其它参数对加工特性的影响

4.4本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文及参加的科研项目