針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜和材料難以加工的特性,在磁力研磨技術(shù)的基礎(chǔ)上引入超聲波作為輔助手段。磁性磨粒在磁場(chǎng)力和振動(dòng)沖擊產(chǎn)生的超聲脈沖壓力的復(fù)合作用下,加大了對(duì)葉盤表面紋理的去除。結(jié)果顯示:加工前葉盤表面粗糙度值為Ra 1.38μm,單純磁力研磨后表面粗糙度值降至Ra 0.52μm,超聲波輔助磁力研磨后表面粗糙度值降至Ra 0.18μm。通過電鏡觀測(cè)葉盤表面形貌,紋理基本去除,表面更加細(xì)密、均勻。 

【文章來源】：電鍍與精飾. 2020,42(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

單個(gè)磁性磨粒運(yùn)動(dòng)示意圖

葉盤在銑削過程中，因刀具與葉盤間的擠壓、摩擦、切削等作用，同時(shí)伴隨著機(jī)床的輕微振動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致葉盤表層材料產(chǎn)生溫升和變形。機(jī)床銑刀的多重刀軌相互疊加造成重復(fù)、有規(guī)律的變形進(jìn)而在葉盤表面形成加工紋理，如圖5(a）所示是葉盤銑削后經(jīng)顯微鏡100倍放大的表面形貌圖。從圖中可以看出葉盤表面不僅產(chǎn)生了大量鱗片狀突起，而且這些鱗片狀突起相互疊加形成了有規(guī)律的波峰與波谷，從葉片的整體形貌來看表現(xiàn)為加工紋理，表面質(zhì)量比較差；圖5(b）是單純磁力研磨60 min后的表面形貌。利用磁力研磨自身的尖點(diǎn)效應(yīng)，葉盤表面突起會(huì)被優(yōu)先去除，使加工紋理中的波峰與波谷的高度差減小，因此從圖中看出磁力研磨后表面質(zhì)量比研磨前顯著提高。但由于磨粒在研磨過程中運(yùn)動(dòng)軌跡有規(guī)律，所以會(huì)出現(xiàn)規(guī)律性的螺旋線加工紋理，表面質(zhì)量仍不十分理想；圖5(c）是用超聲波磁力研磨法對(duì)葉盤表面處理后的形貌，研磨加工60 min后對(duì)比圖5(b）發(fā)現(xiàn)葉盤表面紋理被全部去除，葉盤表面質(zhì)量細(xì)密且均勻。引入超聲輔助振動(dòng)后的磁力研磨相對(duì)于單純的磁力研磨，其磨削力不僅有磁場(chǎng)力，還有軸向振動(dòng)沖擊產(chǎn)生的超聲脈沖壓力。此時(shí)，磁性磨粒會(huì)對(duì)葉盤表面產(chǎn)生復(fù)合效應(yīng)，即切向切削效應(yīng)和法向沖擊效應(yīng)。當(dāng)磁性磨粒位于加工紋理波峰處，超聲波高頻振動(dòng)擠壓將其壓入葉盤表面。相對(duì)單純磁力研磨加工，該方法使磨粒與加工紋理波峰的作用時(shí)間延長(zhǎng)，去除率也更高，工件表面質(zhì)量更加均勻。

圖1是超聲波磁力研磨裝置簡(jiǎn)圖。超聲波磁力研磨裝置包括超聲波發(fā)生系統(tǒng)、磁力研磨系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)和機(jī)械手系統(tǒng)組成。超聲波發(fā)生系統(tǒng)是由超聲波發(fā)生器、壓電換能器、換能器外罩、集電環(huán)、變幅桿和彈性筒夾等組成；磁力研磨系統(tǒng)包括徑向充磁磁極和磁性磨粒；傳動(dòng)系統(tǒng)是用調(diào)速電機(jī)通過軟軸將動(dòng)力傳遞到機(jī)械手端部，用錐齒輪改變傳動(dòng)方向?qū)?dòng)力傳遞給超聲波磁力研磨裝置；回轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)采用精密自動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)固定角度的自動(dòng)回轉(zhuǎn)；機(jī)械手系統(tǒng)包括機(jī)械手和控制系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)包括控制柜、操作屏和計(jì)算機(jī)，可完成數(shù)控程序的建模、代碼編制、調(diào)試和運(yùn)行。該裝置的工作原理是將磁極固定在超聲波裝置上。超聲波裝置安裝在機(jī)械手前端，配合電機(jī)軟軸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)與超聲波振動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整體葉盤表面的研磨加工。為驗(yàn)證超聲波磁力研磨技術(shù)對(duì)提高整體葉盤零件光整加工可行性，對(duì)鎳基高溫合金整體葉盤進(jìn)行研磨拋光實(shí)驗(yàn)。超聲波磁力研磨裝置是在圖2(a）原始裝置的基礎(chǔ)上改進(jìn)得到的，引入圖2(b）超聲波振動(dòng)器和圖2(c）超聲波發(fā)生器兩部分。實(shí)驗(yàn)時(shí)將葉盤定位后安裝在工作臺(tái)上，超聲波磁力研磨裝置與電機(jī)軟軸輸出軸相連，磁極固定在超聲振動(dòng)裝置上，調(diào)整磁極與葉盤表面間隙，將磨粒與研磨液均勻混合后添加到間隙中。

【參考文獻(xiàn)】：
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