丝锥刀具旋转磨粒流去毛刺和钝化抛光技术

目的高效、低成本地消除丝锥、铰刀、钻头、铣刀等金属加工刀具磨削后产生的表面毛刺、亚表面烧伤等加工缺陷,实现刀具的高效钝化抛光。方法基于磨粒流加工(AFM)技术,提出一种刀具旋转磨粒流抛光(R-AFM)原理和方法。通过模拟仿真方法获得优化的刀具运动轨迹,进一步研发可装夹40把刀具的多工位旋转磨粒流高效抛光专用设备;以高速钢丝锥为研究对象,选用新研制的GC磨料介质作为钝化抛光介质,采用正交实验设计法,通过极差分析和方差分析,探究工件转速、加工时间、磨粒粒径及磨粒质量分数等工艺参数对刃口钝圆半径的影响规律;再选用正交试验获得的工艺参数组合,采用自主研制的WS和GC磨料介质,分别对丝锥刀具进行钝化抛光试验,分析2种新型磨料介质的钝化抛光特性;最后,基于前面的实验结果和理论分析,优选刀具钝化抛光复合加工的工艺参数,并验证刀具的钝化抛光效果。结果各工艺参数对刀具刃口钝圆半径的影响程度依次为刀具回转速度、钝化抛光时间、磨粒质量分数和粒度。高硬度的GC磨料介质具有材料去除率高、对刃口的钝化能力较强等特点。在保持切削刃锋利度的前提下,采用低硬度的WS磨料介质,其毛刺去除效果更好。采用优化的工艺参数和自主研制的WS、GC磨料介质,对新加工的丝锥分别进行了1.5 min和1 min的组合抛光,加工后丝锥表面的毛刺得以完全去除,表面磨削烧伤痕迹显著消减,表面粗糙度Sa可从0.73μm降至0.26μm,刃口圆角半径可控制在企业要求的5μm以内,刃口得到了有效修整,且避免了刀具刃口的“过顿”现象,抛光效率平均可达20支/min。结论旋转磨粒流抛光技术与装备能高效去除刀具表面的毛刺,有效地改善了刃口加工缺陷,为复杂结构成型刀具等零件的高质、高效钝化抛光加工提供了一条新途径。

叶轮表面各种抛光方法的去除机理研究及磨料的研制

从力学去除机理对振动抛光和磨料流抛光进行了分析研究,提出了旋转磨粒流抛光,从而增加了运动行程长度,提高了材料去除率;同时,能使工件表面更加平整,也会改善表面的应力状态。分析了如何配制最合适的磨料流加工研磨磨料,通过几种不同配料的对比实验,最后提出了一种润滑油、橡胶和磨粒的混合模型,可以兼顾高强度、高扯裂性、氧化安定性和润滑性。