磨料颗粒增强磁流变弹性体的磨抛应用研究

针对常规刚性磨具对复杂面型、硬脆难加工材料工件进行磨抛加工时,难以兼顾加工效率、表面质量以及完整性的问题,提出了一种基于磨料颗粒增强磁流变弹性体材料(A-MRE)的磨抛加工方法。首先,基于磁性颗粒与磨料颗粒在硅橡胶基体中的链网组装与夹持行为,设计了A-MRE材料制备工艺流程;然后,基于微观组织结构观测,建立了A-MRE材料代表体积单元(RVE)模型,结合理论分析与有限元仿真研究了磁场条件对基体软固结磨粒把持行为的影响;最后,采用A-MRE磨具对SiC材料开展磨抛加工实验,分析了不同磁场条件下的表面加工质量与材料去除效率。研究结果表明:磁场方向与A-MRE基体磁性颗粒链方向夹角为0°时磨粒把持应力最大,且随磁场强度的增加而增大,对A-MRE基体施加1.5μm压缩量时,磨粒最大把持应力可达396.63 kPa;磁场强度为0.35 T时,采用A-MRE磨具加工的SiC材料表面粗糙度比无磁场条件下的降低了80.3%,材料去除效率提高了28.6%,磨具损耗量降低了56.1%,验证了A-MRE作为弹性磨具基体材料的可行性。

树脂结合剂金刚石磨粒把持固结行为分析

深入讨论了磨粒形状、固化温度以及磨粒出刃高度对其在树脂基体中把持固结行为的量化影响,揭示了单颗金刚石磨粒在固结磨料磨具树脂基体中的预受力状态。实验结果表明,在磨粒-树脂固化过程中,同等粒径磨粒中形貌特征为正八面体时磨粒受基体固结把持力最大,正二十面体的固结把持力最小,且最小把持力约为同等条件下最大把持力的十分之一;在树脂的固化温度范围内,当磨粒固化温度按5℃的变化量递减时,固结把持力则按2%的变化量减小;磨粒固结把持力随磨粒出刃高度增大而减小,当磨粒形状为十二面体时二者之间近似存在二次关系。

固结磨料柔性抛光工具磨削性能研究

针对超精密磨削加工过程对工件材料去除效率、表面质量、亚表面损伤等指标的综合需求,设计了一种以硅橡胶材料为结合剂混合微米级金刚石磨料的固结磨料弹性基体抛光工具,通过实验研究了不同粒径磨粒对磨削性能的影响。实验结果表明:随着磨粒目数增大,材料去除率和表面粗糙度值均减小;采用200目磨粒磨削能获得较好的表面质量,同时保证较高的材料去除率。