磁力研磨技术

1、l磁力研磨技术的背景磁力研磨技术的背景l磁力研磨机理磁力研磨机理l磁力研磨的特点磁力研磨的特点l磁力研磨的发展趋势磁力研磨的发展趋势背景随着石油机械的飞速发展，诸多复杂形状、难加工材料组成的元器件对随着石油机械的飞速发展，诸多复杂形状、难加工材料组成的元器件对超精密加工技术提出了更严格的要求。在传统的机械加工技术中，对元超精密加工技术提出了更严格的要求。在传统的机械加工技术中，对元件进行超精密加工的工艺叫做光整加工工艺。件进行超精密加工的工艺叫做光整加工工艺。所谓光整加工，是指被加工对象表面质量获得最大幅度提高的同时，实所谓光整加工，是指被加工对象表面质量获得最大幅度提高的同时，实现精度的稳定

2、甚至提高加工精度等级的一种技术，是先进制造技术的一现精度的稳定甚至提高加工精度等级的一种技术，是先进制造技术的一个重要组成部分。个重要组成部分。利用磁性磨粒的磁场辅助光整加工技术是一种有效的光整加工方法。利用磁性磨粒的磁场辅助光整加工技术是一种有效的光整加工方法。磁力研磨（磁力研磨（Magntic Abrasive Finishing,MAF）的基本原理是利用磁场）的基本原理是利用磁场的的作用，将磁性磨粒吸引到一起，形成磁力研磨刷，在磁力研磨刷和工作用，将磁性磨粒吸引到一起，形成磁力研磨刷，在磁力研磨刷和工件间施加相对运动，磁力研磨刷中的磁性磨粒将对工件表面产生滑动、件间施加相对运动，磁力研磨

3、刷中的磁性磨粒将对工件表面产生滑动、滚动、切削等运动，从而实现磁性磨粒对工件表面的研磨加工。滚动、切削等运动，从而实现磁性磨粒对工件表面的研磨加工。磁力研磨的机理l下面以外圆磁力研磨为例来说明其加工原理。 以铁基颗粒强磁性材料与磨料（例如氧化铝、碳化硅）等混合组成的以铁基颗粒强磁性材料与磨料（例如氧化铝、碳化硅）等混合组成的磁性磨粒为磨料，工件表面与磁极留有几毫米的加工间隙，将磁性磨料填磁性磨粒为磨料，工件表面与磁极留有几毫米的加工间隙，将磁性磨料填充到间隙。磁场作用在整个加工区内，磁性磨料被磁化后按磁力线方向排充到间隙。磁场作用在整个加工区内，磁性磨料被磁化后按磁力线方向排布形成磁力研磨刷。

4、磁力研磨刷与加工工件产生相对运动进行研磨加工布形成磁力研磨刷。磁力研磨刷与加工工件产生相对运动进行研磨加工。l 首先分析一下单颗 磁性磨粒的受力情况磁力研磨的机理作简化处理，将图示的部分分离出来作简化处理，将图示的部分分离出来单颗磁性磨粒的受力情况l将磨粒压向工件表面的磁力将磨粒压向工件表面的磁力l由于磁场的不均匀集中分布由于磁场的不均匀集中分布而产生的磁力而产生的磁力l二力合力二力合力xFyFFl其各力的计算公式如下：其各力的计算公式如下： yHHV0yFxHHV0 xF其中：0V-为磨粒体积为磨粒体积-为磨粒磁化率为磨粒磁化率H-为为C点处磁场强度点处磁场强度xH-分别为沿分别为沿x、y方

5、向磁场强度的变化率方向磁场强度的变化率yH、l其各力的计算公式如下： 一般说来，磨粒的磁化率越大、磁场强度越高，磁场变化一般说来，磨粒的磁化率越大、磁场强度越高，磁场变化率越大所受的力也就越大。率越大所受的力也就越大。磁性磨粒受磁力影响而向自动加工区域集中，加上磁场中磁性磨粒受磁力影响而向自动加工区域集中，加上磁场中磨粒相互之间力的影响，使磨粒压向工作表面，从而产生磨粒相互之间力的影响，使磨粒压向工作表面，从而产生了研磨压力。了研磨压力。 yHHV0yFxHHV0 xF 磁性磨粒受磁力影响而向自动加工区域集中，加上磁场中磨粒相互之间力的影响，使磨粒压向工作表面，从而产生了研磨压力。其大小为：m

6、112BP02其中：-加工区的磁通密度加工区的磁通密度;B-真空磁导系数真空磁导系数;0-磁性磨粒相对磁导系数磁性磨粒相对磁导系数mu当工件对磁极作相对运动时，磁性磨粒将对工件表面进行研磨当工件对磁极作相对运动时，磁性磨粒将对工件表面进行研磨。当磁性磨粒在加工中受到的当磁性磨粒在加工中受到的磁场力大于切削力时，磁性磁场力大于切削力时，磁性磨粒处于正常的切削状态磨粒处于正常的切削状态;当磁性磨粒受到的磁场力小当磁性磨粒受到的磁场力小于切削力时，磁性磨粒则会于切削力时，磁性磨粒则会产生滑动或滚动。产生滑动或滚动。磁性磨粒在工件表面的运动状态通常有滑动、滚动、切削三种形式。磁性磨粒在工件表面的运动状

7、态通常有滑动、滚动、切削三种形式。磁力研磨的特点磁力研磨刷是由游离的磁性磨粒通过磁场的作用而形成的，磁力研磨刷是由游离的磁性磨粒通过磁场的作用而形成的，具有一定的柔性和粘弹性。在磁力研磨加工中，此行研磨具有一定的柔性和粘弹性。在磁力研磨加工中，此行研磨刷能够随工件的形状的变化而变化，因此不仅可以加工外刷能够随工件的形状的变化而变化，因此不仅可以加工外援、球面、平面等型面，而且可以加工自由曲面。在进行援、球面、平面等型面，而且可以加工自由曲面。在进行自由曲面加工时，不需要像数控磨削或者数控研磨抛光那自由曲面加工时，不需要像数控磨削或者数控研磨抛光那样严格的轨迹控制。样严格的轨迹控制。磁力研磨的特

8、点对于细长的弯管内表面、非对于细长的弯管内表面、非规则形状的容器内壁、微细规则形状的容器内壁、微细管内面，传统的刚性工具，管内面，传统的刚性工具，如刀具、砂轮、抛光研磨头如刀具、砂轮、抛光研磨头等均难以进入。但由于磁力等均难以进入。但由于磁力线具有像线具有像X射线那样的穿透射线那样的穿透能力，可以对传统磨光工具能力，可以对传统磨光工具无法深入的内圆、内壁、微无法深入的内圆、内壁、微型凹槽面经行加工。型凹槽面经行加工。磁力研磨的发展趋势目前，磁力研磨已经不仅仅限于自身的工艺参数优化目前，磁力研磨已经不仅仅限于自身的工艺参数优化改进与突破，而且已经与多重工艺进行复合或组合，改进与突破，而且已经与多重工艺进行复合或组合，形成磁场辅助复合加工，近年发展起来的有振动复合形成磁场辅助复合加工，近年发展起来的有振动复合磁力研磨、磁场电化学磁粒复合抛光、磁辅助电化学磁力研磨、磁场电化学磁粒复合抛光、磁辅助电化学加工、磁场辅助超声波加工、磁力喷洒研磨加工等。加工、磁场辅助超声波加工、磁力喷洒研磨加工等。这些工艺的复合或者组合使加工精度、加工效率得到这些工艺的复合或者组合使加工精度、加工效率得到很大的提高。很大的提高。另外磁力研磨正朝着微细纳米级精度