【摘 要】
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随着医疗器械、半导体、航空航天、军工等领域的发展,对平面类零部件的加工要求越来越高。加工平面类零件不仅仅要求良好的表面质量(低表面粗糙度、去除凹坑等缺陷)还要求较好的平面度。现有的技术往往采用研磨盘进行加工,但相关设备价格昂贵,还需要修整和磨损补偿等复杂操作,成本较高。磁力研磨作为特种加工中一种重要的加工方法,具有自锐性、低温升、微量切削、高精度研磨、易于自动化、良好的柔性以及自适应性等优点备受人
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随着医疗器械、半导体、航空航天、军工等领域的发展,对平面类零部件的加工要求越来越高。加工平面类零件不仅仅要求良好的表面质量(低表面粗糙度、去除凹坑等缺陷)还要求较好的平面度。现有的技术往往采用研磨盘进行加工,但相关设备价格昂贵,还需要修整和磨损补偿等复杂操作,成本较高。磁力研磨作为特种加工中一种重要的加工方法,具有自锐性、低温升、微量切削、高精度研磨、易于自动化、良好的柔性以及自适应性等优点备受人们的关注。但目前将磁力研磨应用到平面度即研磨均匀性的相关研究较少,需要一套关于该方面的平面磁力研磨加工方法和机理。本文基于三维空间对单个磨粒进行定性的受力分析,发现研磨压力与自身重力和相互作用力呈正相关,与磁场合力呈负相关,磁性磨粒的流动翻滚是受力不平衡造成的。阐述了工件表层材料的去除机理以及磁性磨粒的失效形式。利用ANSYS Maxwell仿真分析了磁极磁场状态,分析了磁极磁场分布的边缘效应和空心化现象,由于磁极自身的限制,传统平面磁力研磨不利于研磨均匀性且研磨效率较低。为此基于磁极开槽法提出离散化磁极的方法进行磁极结构优化,由相同小磁极重新排布,使强磁区向中心靠拢从而使磨粒向中心靠拢,使磁场分布有利于研磨均匀性;增大磁极端面的磁感应强度来提高研磨效率。在不增加成本的情况下,得到了较好的磁场排布方式,经过磁粒刷形态分析和合理的试验验证了上述方法的有效性,即优化后的磁极不仅提高了研磨效率还改善了研磨后的平面度且磁粒刷按照磁场分布而分布。对于研磨均匀性的研究离不开对研磨轨迹均匀性的研究。提出了量化研磨轨迹均匀性的评价方法;通过Python语言开发程序便于快速统计变异系数,方便对比不同因素和不同轨迹样式的轨迹均匀性;利用Adams对研磨轨迹进行仿真分析,分析得出磁极转速、X轴进给速度以及存在X轴进给时Y轴进给速度对研磨轨迹的均匀性基本没有影响,但轨迹的样式的变化对研磨轨迹的均匀性产生影响。相比于无进给的研磨轨迹,有进给的研磨轨迹的均匀性有了大幅的改善。经过合理的试验验证了研磨轨迹均匀性的评价方法和仿真结果的可靠性。
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