磁力光整加工技术是将磁场和磁性磨料引入研磨抛光加工而发展起来的一种先进的复合光整加工工艺,可以有效改善产品表面质量,在航空航天、机械、仪表、医疗器械、核能领域具有广泛的应用前景。但是,由于缺乏高性能的磁性磨料,对难加工材料的磁力光整加工机理认识不清楚,没有专门的研磨加工设备和优化的研磨工艺参数等诸多问题,制约了该技术的发展。为解决上述问题,本文以XK7136C数控铣床为研究平台,对其进行磁力光整加工系统改造;采用雾化快凝法制备的球形复合磁性磨料进行难加工材料的磁力光整加工试验,研究分析球形复合磁性磨料的光整加工机理;选用高性能镍基变形高温合金Inconel718(GH4169)和镍基铸造高温合金K419进行研磨试验和参数优化。主要研究内容如下:1.球形磁性磨料光整加工机理分析从球形磨粒在磁场中的受力分析入手,对研磨刷的切削性能及研磨压力进行分析和公式推导,得出磁力光整加工是在机械、化学和电化学等共同作用下完成。重点研究强永磁场下球形复合磁性磨料磁力光整加工工艺条件下材料研磨理论模型、材料微观去除机理以及工艺参数变化对加工表面质量的影响规律,发现球形复合磁性磨料静态有效磨刃数多、微刃分布一致性好的特性,可以有效提升光整加工效率,获得优质的表面质量。2.研磨线速度与研磨刷加工性能探讨柔性磁研磨刷在加工时研磨线速度不能无限增大,因为研磨刷在随主轴转动时,转速过高会对磁性磨粒产生较大的离心力,若磁极产生的磁场束缚力小于磨粒受到的离心力,就会飞出加工区域,造成研磨刷加工性能降低。因此,在磁极确定的研磨加工中存在最大线速度。通过公式推导和理论分析得出,可以采用增大加工区域内的磁场强度和磁场强度梯度、选用相对磁导率较大的磨料等方法来降低磨粒飞出加工区域现象的发生,得出雾化快凝球形复合磁性磨料的相对最大线速度,提高研磨刷的加工性能。3.永磁极设计与仿真以XK7136C数控铣床为研究平台,对其进行磁力光整加工系统改造。采用强永磁材料稀土钕铁硼(Nb Fe B)设计制造高效永磁极,并且结合研磨刷光整加工时出现刚性过大的问题,提出将磁极端面中心处部分材料去除,此种设计可以有效提高磁极端面近中心范围内的磁场强度,且有利于磁性磨粒的流动,解决了研磨刷刚性较强影响光整加工质量的问题。选用电磁仿真软件ANSYS对磁极不同端面形状和开槽尺寸的磁力线分布和磁场强度分布进行仿真分析,优化获得磁极结构参数,并通过研磨试验验证设计磁极的有效性。4.镍基变形高温合金Inconel718和镍基铸造高温合金K419磁力光整加工试验探究本文选用在航空航天领域广泛应用的镍基高温合金Inconel718和K419使用雾化快凝法制备的球形复合磁性磨料进行研磨对比试验。分析了在磁场强度和加工时间恒定的情况下,主轴转速、加工间隙、磨粒粒径和磨料填充量四个工艺参数对研磨材料表面微观形貌和粗糙度的影响。选用正交试验方法对各研磨参数进行优化,总结得到加工两种材料的最佳研磨参数组合,并且进行磁力光整加工试验验证,取得了良好的光整加工效果。为磁力光整加工技术的成熟发展,以及在实际应用中推广起到推动作用。