隨著科技進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展,對(duì)產(chǎn)品的精度及表面質(zhì)量要求日益嚴(yán)格,光整加工是提高產(chǎn)品表面質(zhì)量的關(guān)鍵手段。在傳統(tǒng)光整加工方法研究基礎(chǔ)上,出現(xiàn)了許多非傳統(tǒng)光整加工方法,磁場(chǎng)輔助光整加工是其中一種。為進(jìn)一步改善表面質(zhì)量,滿(mǎn)足產(chǎn)品的高質(zhì)量應(yīng)用需求,本文研究多磁極耦合的光整加工方法,設(shè)計(jì)一種多磁極耦合新型光整加工裝置,集成不同磁極布置的磁場(chǎng)發(fā)生裝置,并確定最優(yōu)磁極排布。研制一種磁性剪切增稠光整介質(zhì),通過(guò)外加磁場(chǎng)控制光整介質(zhì),開(kāi)展鈦合金（Ti-6Al-4V）工件表面的光整加工實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)并制作一種多磁極耦合新型光整加工裝置,主要包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、擋板、主軸和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（C軸）。理論分析單磁極及多個(gè)磁極的磁場(chǎng)作用,揭示多磁極耦合作用下磁場(chǎng)的分布規(guī)律。磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括磁極和圓槽盤(pán),圓槽盤(pán)由45#鋼制成,底部共有三圈64個(gè)磁極放置孔,可放置不同數(shù)量的磁極,調(diào)整不同N極、S極的排布。圓槽盤(pán)通過(guò)四個(gè)固定沉孔與C軸固定在一起,實(shí)現(xiàn)圓槽盤(pán)的旋轉(zhuǎn)。擋板用于放置磁性磨料以及光整加工介質(zhì)。加工工件固定在主軸上,工件與光整介質(zhì)之間進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng),進(jìn)行材料去除,實(shí)現(xiàn)工件表面的光整加工�；谟邢拊ǚ抡娣治龆啻艠O耦合新型光整加工裝置... 

【文章來(lái)源】：山東理工大學(xué)山東省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)光整加工

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論3工件表面，可以?huà)伖馊魏涡螤畹谋砻�。磁浮拋光（MFP）加工工藝基于可以懸浮在磁性流體的非磁性材料的磁流體動(dòng)力學(xué)行為[10]。磁性流體（也稱(chēng)鐵磁流體）是一種極細(xì)的分散鐵磁性粒子（通常是Fe3O4）的膠體，水或碳?xì)浠衔铮ㄈ缑河停檩d液。磁性流體中的載液不僅起到冷卻的作用，而且還與其它材料參與化學(xué)反應(yīng)。Umehara等[12]設(shè)計(jì)并制造了一種新型裝置（如圖1.2所示），通過(guò)磁浮拋光加工46個(gè)用于混合軸承應(yīng)用的氮化硅（Si3N4）加工制成的球體，選用碳化硼（B4C）、碳化硅（SiC）和氧化鈰（CeO2）三種磨料。分為粗加工、半加工和精加工三個(gè)拋光階段，30小時(shí)后，最終獲得8.2nm的表面粗糙度（最佳為6.7nm）。Jiang等[13]基于Taguchi方法的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析，通過(guò)磁浮拋光（MFP）技術(shù)加工在軸承應(yīng)用的球形工件，最終加工至0.15μm的球形度以及Ra4nm的表面光潔度。Ranga等[14]提出一種新型磁浮拋光方法，設(shè)計(jì)一種新型磁浮拋光裝置，工件固定在動(dòng)力主軸上，實(shí)現(xiàn)工件表面的拋光。Shimada等[14]開(kāi)發(fā)一種新型磁浮拋光技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種利用磁性復(fù)合流體（MCF）的非接觸式拋光工具。拋光工具和被拋光材料表面之間的間隙在0.1~0.3mm范圍之間，磁性復(fù)合流體（MCF）中產(chǎn)生的磁簇可作為拋光工具來(lái)拋光工件，拋光效果受磁場(chǎng)強(qiáng)度的控制。圖1.2磁浮拋光精加工Si3N4的實(shí)驗(yàn)裝置[12]Fig.1.2ExperimentaldeviceofmagneticfloatingpolishingfinishingSi3N41.2.2磁流變拋光1948年，美國(guó)的Rabinow[16]首次發(fā)現(xiàn)并提出磁流變液，至今對(duì)磁流變液仍在繼續(xù)更深入的研究。磁流變液在外部施加磁場(chǎng)后，強(qiáng)度會(huì)發(fā)生顯著變化，屈服力也會(huì)改變，展

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論4現(xiàn)出不同的流變特性。Phule等[17]研究發(fā)現(xiàn)，隨著外部磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，磁流變液粘度會(huì)迅速增強(qiáng)，且因溫度恒定趨于平穩(wěn)。磁流變液的磁感應(yīng)屈服應(yīng)力取決于磁場(chǎng)顆粒的磁化強(qiáng)度，通常通過(guò)外加磁場(chǎng)來(lái)分析磁流變特性。Kordonski等[18]驗(yàn)證得出，磁流變液對(duì)外加磁場(chǎng)的流變特性受磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁性顆粒粒徑影響，而磁場(chǎng)強(qiáng)度又取決于磁極的幾何形狀和磁場(chǎng)方向。如今，磁流變液得到了廣泛關(guān)注，作為一種智能材料，磁流變液已廣泛應(yīng)用在汽車(chē)工程、建筑工程、航空航天、醫(yī)療器械以及精密儀器等領(lǐng)域（如圖1.3所示）。（a）橋梁減震（b）磁流變減震器（c）磁流變阻尼器（d）磁流變假肢圖1.3磁流變?cè)诟鱾�(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）Fig.1.3Applicationsofmagnetorheologicalinvariousfields20世紀(jì)90年代初，美國(guó)Rochester大學(xué)光學(xué)加工中心的Kordonski等[19]利用磁流變液的流變特性，闡述了已經(jīng)廣泛應(yīng)用于精密光學(xué)器件生產(chǎn)中的磁流變拋光（MRF）加工原理，如圖1.4所示。磁流變液與旋轉(zhuǎn)主軸上的加工工件接觸，旋轉(zhuǎn)主軸實(shí)現(xiàn)工件轉(zhuǎn)速的控制，通過(guò)兩個(gè)泵來(lái)實(shí)現(xiàn)磁流變液的流動(dòng)。電磁鐵提供產(chǎn)生磁流變效應(yīng)的所需磁場(chǎng)，磁流變液與工件接觸的區(qū)域稱(chēng)為拋光區(qū)，實(shí)現(xiàn)工件的材料去除。Kordonski[19]對(duì)磁流變光整加工機(jī)理進(jìn)行了理論分析，并對(duì)磁流變液的剪切應(yīng)力推導(dǎo)出理論公式。磁流變液在高梯度磁場(chǎng)的作用下聚結(jié)變硬，形成緞帶凸起，成為具有粘塑性的Bingham介質(zhì)。磁流變拋光利用這一特性，使得這種具有較高運(yùn)動(dòng)速度的Bingham介質(zhì)通過(guò)小空隙，對(duì)工件表面與之接觸的區(qū)域產(chǎn)生很大的剪切力，從而使得工件表面材料被去除，實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)元件的光整加


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