Ultrasonic magnetic abrasive finishing

Put forward a new kind of polishing method,ultrasonic magnetic abrasive fin-ishing(UMAF),and studied its mechanism of improving polishing efficiency.By analyzingall kind of forces acting on single abrasive particle in the polishing process and calculatingthe Size of the composition of forces,get the conclusion that UMAF will enhance the effi-ciency of the normal magnetic abrasive finishing(MAF)due to the ultrasonic vibration in-creases the cutting force and depth.At last the idea of designing the UMAF system basedon numerical control milling machine is put forward which is convenient to setup and willaccelerate the practical application of MAF.

超声辅助磁力研磨对选区激光熔化TC4合金表面质量的影响

为了改善选区激光熔化TC4合金的表面质量,采用超声辅助磁力研磨技术进行光整加工。模拟了不同磁极尺寸和研磨区域下磁通密度的大小和分布情况。对空化泡在复合场下受力进行分析,研究磁场对空化效应的影响机理。分析了施加超声振动前后试样表面形貌的变化规律,研究了振幅、研磨转速和研磨时间对表面粗糙度的影响规律。结果表明,随着磁极直径和高度的增加,磁感应强度增加,磁通密度的分布逐渐由不均匀向均匀变化。在80 mm的固定位置研磨效果较好,平均磁场力为17.12 mN,表面粗糙度为0.673μm。施加超声振动后,原始表面凸起和缺陷被完全去除,表面有细长的划痕,表面粗糙度降至0.243μm。与磁力研磨工艺相比,表面粗糙度降低了60%。磁场对空化效应的抑制作用降低了空化泡溃灭时释放的能量,从而减小了空化效应对表面造成的损伤。

球形磁铁在弯管内表面磁力研磨中的应用

空间弯管内表面微裂纹用传统的研磨方法难以去除.利用六自由度机械手结合磁力研磨加工装置实现空间弯管内表面研磨加工.为了提高磁力研磨弯管内表面的加工效率,根据研磨工艺数学模型分析得到提高研磨压力是提高研磨效率的有效手段.因此,提出在研磨介质中添加球形磁铁作为辅助抛光工具提高研磨介质对弯管内表面的压力.通过Ansoft Maxwell软件分析得到添加球形磁铁后加工区域的磁感应强度增大,即研磨压力变大.并对TB8合金弯管进行研磨试验,试验结果表明添加球形磁铁后研磨加工效率提高约40%;表面粗糙度降至0.09μm左右,并通过电子显微镜观察到内表面上的微裂纹已去除.实验验证了球形磁铁辅助研磨弯管内表面的可行性,为提高磁力研磨加工效率提供了一种新方法.

超声波振动辅助磁力研磨加工研究

根据研磨加工的材料去除模型,分析得到增加研磨压力是提高磁力研磨加工效率的可行手段。通过在单纯磁力研磨工艺中引入超声波振动,增加了研磨粒子的瞬时研磨压力。经实验证明,在超声振动辅助磁力研磨加工中,研磨粒子在水平切削和垂直冲击挤压运动的综合作用下,对工件材料的去除率高且表面质量均匀;加工效率较单纯磁力研磨工艺提高了约50%;工件表面粗糙度R a可降至0.06μm左右;电子显微镜观察发现其加工后工件表面形貌较单纯磁力研磨细密均匀;采用X射线干涉仪检测得知,经超声振动辅助磁力研磨加工后的工件材料(SUS304)表层的应力状态已由原始的残余拉应力+320 MPa变为压应力-40 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。

超声磁粒复合研磨技术

提出将超声振动附加于磁粒研磨过程中的思想.通过分析传统磁粒研磨材料去除数学模型,揭示了提高磨刷切削能力是提高磁粒研磨效率的关键.以超声振动理论和磁场理论为基础设计了一套超声磁粒复合研磨实验系统,实验证明,在单纯磁粒研磨显示磨粒失效的情况下,超声磁粒复合研磨可以使表面粗糙度平均下降0.357μm.最后对实验结果进行了分析,得出功率大小适当的超声振动可以促进磨粒刃口自锐,工作磨粒及时更新,从而提高磨刷切削能力等结论.

振动辅助磁力研磨超硬精密Al_2O_3陶瓷管内表面试验研究

针对普通磁力研磨超硬精密Al2O3陶瓷管内表面加工效率低且纹理不均匀的问题,提出了一种振动辅助磁力研磨的技术.采用曲柄滑块振动机构和超声振动机构辅助磁力研磨,通过改变磁粒刷的运动轨迹,实现对陶瓷管内表面的高效精密加工.对比施加振动前后表面加工质量和加工效率的变化,利用单因素试验分析了振幅和振动频率对表面加工质量和加工效率的影响规律.试验结果表明:振动辅助磁力研磨技术实现了对超硬精密Al2O3陶瓷管内表面的高效精密加工,相比普通磁力研磨,经过50 min的加工,超声振动辅助磁力研磨效果最好,加工效率提高70%,表面粗糙度Ra由平均1.1μm降至0.03μm以下;采用高频率小振幅的振动更有利于加工效率和表面加工质量的同时提高.

磁力研磨加工技术研究进展

阐述了磁力研磨加工技术研究中,新型磨料研发、磁力研磨装置优化、电化学复合磁力研磨加工技术及超声复合磁力研磨加工技术等方面的研究进展,讨论了超声振动复合磁力研磨加工技术和电化学复合磁力研磨加工技术的材料去除机理与研磨性能,指出无黏结磨粒的研发及复合磁力研磨是目前提高磁力研磨的磨削性能的主要方法。同时,结合磁力研磨的发展历史及研究现状介绍了该技术急需解决的问题。

钛合金曲面超声辅助磁性磨料光整加工材料去除规律及去除函数

目的研究工件曲率半径、驻留时间以及加工角度对钛合金曲面超声辅助磁性磨料光整加工材料去除深度和材料去除曲线偏置程度的影响,建立不同走刀方式下的材料去除函数。方法在不同工件曲率半径、驻留时间和加工角度下,对钛合金曲面工件进行单点抛光试验,利用方差分析法,研究各因素水平对材料去除深度及材料去除曲线偏置程度的影响规律,采用最小二乘法拟合材料去除点坑在xoz平面和yoz平面内的材料去除曲线,基于二次多项式逐步回归方法,构建不同加工工艺参数下,材料去除曲线函数系数与加工工艺参数间的函数表达式,建立不同走刀方式下的材料去除函数,并对其进行准确性检验。结果由材料去除深度方差分析可得:驻留时间的F值为8.06,加工角度的F值为2.296,材料去除深度随驻留时间和工件曲率半径的增加而增加,随加工角度的增大,先增加后减小。由材料去除曲线偏置程度方差分析可得:工件曲率半径的F值为2.176,加工角度的F值为7.647,材料去除曲线偏置程度随工件曲率半径的增大而减小,随驻留时间和加工角度的增加而增加。此外,拟合的材料去除函数相关系数值R^2在0.97~0.99范围内。结论驻留时间对材料去除深度的影响最显著,加工角度次之,工件曲率半径影响最小。加工角度对材料去除曲线的偏置程度影响最显著,工件曲率半径次之,驻留时间影响最小。材料去除函数拟合结果较为准确,能满足实际的加工要求。

难加工合金材料复杂曲面磁性磨料光整加工技术

磁性磨料光整加工技术是一种非常重要的光整加工技术,与低频振动和超声振动相结合,可实现高精度、高质量和高效率的光整加工。介绍了磁性磨料光整加工、振动辅助磁性磨料光整加工及超声辅助磁性磨料光整加工技术的原理和特点及相关的国内外研究现状。根据难加工合金材料复杂曲面的特点,提出实现复杂曲面磁性磨料光整加工,需要就以下问题开展进一步研究和探索:通过提高加工间隙的磁通量密度及磁能与其他能量复合来提高光整加工效率;建立复杂曲面磁性磨粒光整加工过程控制函数;探讨在磁极工具的空间几何约束作用下复杂曲面磁性磨料光整加工工艺的规划方法等。

双向复合振动辅助磁力研磨加工的试验研究

目的进一步提高研磨加工效率,并获得更好的工件表面质量。方法提出双向复合振动(磁极垂直于加工表面的法向超声振动和平行于加工表面的切向振动相结合)辅助磁力研磨法实现对工件表面的研磨抛光。以钛合金工件为研究对象,进行了四种不同工况的研磨加工试验,并对试验结果进行了对比和分析。结果采用双向复合振动辅助磁力研磨法研磨钛合金工件,研磨加工60 min后,工件表面粗糙度值Ra由研磨前的3.78μm降至0.36μm,有效去除了原始加工纹理,获得了较好的表面形貌。工件表面的残余应力由拉应力转化为压应力。结论双向复合振动辅助磁力研磨法既能增加磁性磨粒的瞬时研磨压力,提高研磨加工效率,又能促进磁性磨粒的翻滚与更替,随时改变磁性磨粒的切削刃和切削方向,使磁性磨粒的运动轨迹互相交织,去除工件表面材料更均匀,同时还能有效地改善工件表面的应力状态。

Al_2O_3陶瓷管内表面高效精密研磨试验研究

为了改善普通磁力研磨超硬精密Al_2O_3陶瓷管内表面研磨效率低且加工纹理不均匀的问题,提出了一种振动辅助磁力研磨的技术。采用曲柄滑块振动机构辅助磁力研磨,对比施加振动前后表面加工质量和加工效率的变化,通过单因素试验分析了振幅和振动频率对表面加工质量和加工效率的影响规律。试验结果表明:振动辅助磁力研磨实现了对超硬精密Al_2O_3陶瓷管内表面的高效精密加工,相比普通磁力研磨,经过50min的加工,表面粗糙度Ra由平均1.1μm降至0.15μm以下,加工效率提高60%;采用高频率小振幅的振动更有利于加工效率和表面加工质量的同时提高。

超声磁力研磨加工参数对蓝宝石表面粗糙度的影响

目的提高蓝宝石研磨后的表面质量。方法采用超声研磨与磁力研磨相结合的工艺方法,对蓝宝石进行研磨加工。超声研磨采用恒流超声电源及等效阻抗控制进给方式,通过改变不同阻抗阈值获得不同的加工表面。磁力研磨采用永磁体及磁场旋转的运动方式,通过调节转速、更换磨粒大小获得不同的加工表面。以旋转磁场速度、磁性磨粒大小、阻抗阈值作为主要工艺参数,以表面粗糙度值R_p、R_v、R_z、R_a为评价指标,设计相应的工艺试验。结果采用超声磁力研磨加工方法,当旋转磁场转速为1200 r/min、磁性磨粒目数为120目、阻抗阈值为330?时,得到了蓝宝石加工表面粗糙度值分别为:R_p=1.992μm,R_v=1.313μm,R_z=3.305μm,R_a=0.055μm。结论采用超声磁力研磨工艺加工蓝宝石时,在旋转磁场转速及阻抗阈值一定的情况下,磁性磨粒大小对表面粗糙度值的影响较显著;在磁性磨粒大小一致的情况下,旋转磁场转速及阻抗阈值主要对表面粗糙度值Rp及Rv的影响较大。

超声复合磁力研磨加工镍基合金GH4169异形管

为解决镍基合金GH4169异型管内壁难研磨及研磨不均匀问题,采用超声复合磁力研磨光整加工方法进行试验。分析在超声复合磁力研磨条件下,主轴转速、加工间隙、超声频率和超声振幅对异形管内壁表面质量的影响。结果表明:在超声轴向频率为19 kHz、振幅19μm,主轴转速1000 r/min,磁性磨粒平均粒径250μm,加工间隙2 mm加工条件下,加工30 min后,管件内壁表面粗糙度Ra由原始的2.4μm降至0.31μm。通过在管件内部添加圆柱形辅助磁极,使得内外两磁极形成闭合磁场回路,增加磁场力的作用。辅助磁极连接高频轴向超声振动,使得吸附在磁极上的磁性磨粒在旋转运动和轴向高频振动复合作用下划擦、研磨管件内表面。由于研磨轨迹发生交叉复杂化,使得异型管内壁研磨后的表面质量和表面粗糙度得到明显提高;管件内壁表面残余应力由拉应力+52 MPa转变为压应力-48 MPa,表面应力状态得到较好的改善。

振动辅助磁力研磨去除孔相贯线处毛刺的研究

针对普通磁力研磨法去除微细孔相贯线处毛刺效率低且研磨质量不均匀的问题,提出了一种振动辅助磁力研磨技术。采用振动电机产生振动辅助磁力研磨,通过改变工件及磁针的运动轨迹,实现对微细孔相贯线处毛刺的去除。对比了添加振动前后表面加工质量和材料去除量的变化,并利用单因素试验分析了振动辅助磁力研磨加工过程中振幅对表面加工质量和材料去除量的影响。试验结果表明:振动辅助磁力研磨技术实现了对微细孔相贯线处毛刺的去除;相比普通磁力研磨,振动式永磁研磨机的研磨效果更好,研磨效率更高,且当振幅为4mm左右时,更有利于加工效率和表面加工质量的同时提高;研磨后的表面残余应力由+101.5MPa拉应力转变为约-115.5MPa的压应力状态,从而获得更好的表面应力状态。

钛合金超声辅助磁性磨料光整加工工艺优化

为了研究加工参数对钛合金超声辅助磁性磨料光整加工(UAMAF)的影响,以表面粗糙度和材料去除率(MRR)为指标开展正交试验研究,运用信噪比与灰色关联度分析方法分别对加工参数进行单目标和多目标优化。结果表明,以表面粗糙度和MRR为目标的最佳工艺为磨粒粒度均为50/60#,振幅均为14μm,工具转速分别为1000r/min和1200r/min,磁极–工件间隙分别为1mm和1.25mm,加工时间分别为40min和30min,优化的表面粗糙度R;和MRR分别为0.08μm和30.5mg/h;综合考虑表面粗糙度和MRR的最佳工艺为磨粒粒度50/60#、振幅14μm、工具转速1200r/min、磁极–工件间隙1.00mm、加工时间30min,表面粗糙度R;和MRR分别为0.12μm和27.9mg/h。

磁粒研磨加工技术的研究进展

磁粒研磨加工是一种应用广泛且高效的表面加工技术,具有加工质量高、适用范围广、柔性加工、自锐性好、易于实现自动化等优点,能够有效去除工件表面的划痕、积碳、毛刺和卷边等缺陷。首先,综述了磁粒研磨加工技术的发展与研究,包括磁粒研磨加工技术的提出与发展、数学模型分析和加工参数产生的影响,其中着重论述了加工过程中单颗磨粒的力学模型建立以及铁磁相和研磨相的配比问题,并且从磁极形状、磁极转速、加工间隙和磨料性能四个方面分析了加工参数对研磨过程的影响。然后,分类介绍了磁粒研磨加工技术应用于平面、圆柱外表面和圆柱内表面时的加工原理,并对其加工特点进行了总结。归纳了几种磁粒研磨加工技术的发展方向,包括电磁磁粒研磨加工、超声辅助磁粒研磨加工、化学辅助磁粒研磨加工和电化学辅助磁粒研磨加工,对这几种新型复合加工方法的加工原理以及所能达到的实验效果进行了介绍,并评述了其各自的加工特点。最后,提出了当今磁粒研磨加工技术研究中存在的一些缺陷,并对其未来的发展趋势进行了展望。

超声磁力复合研磨钛合金锥孔的试验研究

为了提高钛合金锥孔的研磨质量和研磨效率,提出了采用超声波振动辅助磁力研磨的复合加工方案。加工时,磨粒在磁场束缚下切削锥孔表面,并对其进行不断撞击,且因为磁场力、超声振动力和离心力等综合影响的原因,磨粒的切削轨迹呈现明显的多向性。针对钛合金锥孔,与传统磁力研磨法进行试验对比,并分析研磨后试件的材料去除量、表面粗糙度和表面形貌等来验证超声磁力复合研磨的效果。结果表明:超声磁力复合研磨加工效率得到提高;锥孔的材料去除量增加至1.6倍;研磨后锥孔平均表面粗糙度由原始的R_a1.23μm降至R_a0.25μm,下降率是传统工艺的1.3倍;试件表面的微波峰、凹坑和加工纹理均被去除,锥孔表面质量得到显著提高,且试件形状精度得到改善。

超声波辅助磁力研磨TC4薄壁细长管内表面研究

针对传统磁力研磨对长径较大的TC4薄壁细长管内表面进行精密抛光时,研磨效率低、材料去除量小且加工后表面质量差的问题,提出了一种超声振动辅助磁力研磨技术。采用超声振动发生装置辅助磁力研磨,通过对辅助磁极添加轴向振动,实现对TC4薄壁细长管内表面的高效精密抛光。对比添加超声振动前后工件的表面质量以及研磨效率的变化,分析了不同振动频率对工件的表面粗糙度值以及材料去除量的影响。结果表明:经过40min的研磨加工,添加了超声振动后工件的表面质量得到明显改善,表面粗糙度值由Ra1.4μm降至Ra0.25μm,材料去除量可达到50mg,高频率的振动有利于提高研磨效率以及改善工件表面的加工质量。

超声波辅助磁力研磨整体叶盘试验研究

针对航空发动机整体叶盘结构复杂和材料难以加工的特性,在磁力研磨技术的基础上引入超声波作为辅助手段。磁性磨粒在磁场力和振动冲击产生的超声脉冲压力的复合作用下,加大了对叶盘表面纹理的去除。结果显示:加工前叶盘表面粗糙度值为Ra 1.38μm,单纯磁力研磨后表面粗糙度值降至Ra 0.52μm,超声波辅助磁力研磨后表面粗糙度值降至Ra 0.18μm。通过电镜观测叶盘表面形貌,纹理基本去除,表面更加细密、均匀。

超声振动辅助磁粒研磨技术的研究进展

超声振动辅助磁粒研磨技术是在磁粒研磨的基础上增加了超声波振动功能,可以在短时间内将表面抛光至纳米级别,因其具有辅助研磨效果佳、可控性和适用性好等优点,在越来越多的领域得到了应用。首先对超声辅助磁粒研磨加工技术的发展概况进行了简要介绍,分别从表面粗糙度、材料去除率、显微组织和残余应力等方面进行了重点分析和总结。其次,超声振动工艺参数是影响研磨效果的重要因素,优化选取振幅、振动频率、主轴转速以及磨料粒径等工艺参数可以明显提高研磨效果。此外还要考虑合适的加工时间和加工间隙,从而对复杂曲面进行精密研磨。最后,提出了超声振动辅助磁粒研磨加工技术研究中存在的一些缺陷,并对其未来的发展趋势进行了展望。