磁力研磨的原理是什么?

如题所述

磁力研磨原理
随着光学、电子、通讯、石油机械、生物工程等产业的飞速发展,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,能够获得最低表面粗糙度的方法是光整加工工艺。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。研究和开发先进的光整加工工艺,对促进现代制造技术的发展具有重要意义。
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(Magntic Abrasive Finishing,MAF)的基本原理是利用磁场的作用,将此行磨粒吸引到一起,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、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。在进行自由曲面加工时,不需要向数控磨削或者数控研磨抛光那样严格的轨迹控制。由于磁力线具有像X射线那样的穿透能力,可以对传统磨光工具无法深入的内院、内壁、微型凹槽面经行加工。
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。这种磁力研磨刷具有一定的可塑性,可以看作是介于固定磨料加工与游离磨料加工之间的一种加工方式。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。当磁性磨粒在加工中受到的磁场力大于切削力时,磁性磨粒处于正常的切削状态;当磁性磨粒受到的磁场力小于切削力时,磁性磨粒则会产生滑动或滚动。
如图1所示,将磁性磨粒放入磁场中,磁性磨粒在磁场中讲演者磁力线方向有序地排成磁力刷。首先分析一下单颗磁性磨粒的受力情况,如图3-2所示为加工区域内C位置处,一颗磁性磨粒沿磁力线方向所受力Δ和沿磁等位线方向所受力Δ及所受的合力Δ的示意图,其各力的计算公式如下:
Δ
Δ
Δ
其中:----为磨粒体积;
λ----为磨粒磁化率
H-----为C点磁场强度
---为沿x方向磁场强度的变化率;
---为沿y方向磁场强度的变化率。
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,那么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。其压力大小为:

式中:B-----加工区的磁通密度;
---真空磁导系数;
--磁性磨粒相对磁导系数。
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。
附在工件表面的磨料受工件旋转方向的切向力作用,将会出现磨料向切线方向飞散的趋势,但磁极和工件之间生成的磁场是不均匀的,在切线方向由于磁场强度产生了一个与相反的磁力,这个李的作用可以防止磨料向加工区域以外流动,这样就保证了研磨工作的正常进行。
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