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随着科技进步与社会发展,对产品的精度及表面质量要求日益严格,光整加工是提高产品表面质量的关键手段。在传统光整加工方法研究基础上,出现了许多非传统光整加工方法,磁场辅助光整加工是其中一种。为进一步改善表面质量,满足产品的高质量应用需求,本文研究多磁极耦合的光整加工方法,设计一种多磁极耦合新型光整加工装置,集成不同磁极布置的磁场发生装置,并确定最优磁极排布。研制一种磁性剪切增稠光整介质,通过外加磁场控制光整介质,开展钛合金(Ti-6Al-4V)工件表面的光整加工实验。设计并制作一种多磁极耦合新型光整加工装置,主要包括磁场发生装置、挡板、主轴和回转工作台(C轴)。理论分析单磁极及多个磁极的磁场作用,揭示多磁极耦合作用下磁场的分布规律。磁场发生装置包括磁极和圆槽盘,圆槽盘由45#钢制成,底部共有三圈64个磁极放置孔,可放置不同数量的磁极,调整不同N极、S极的排布。圆槽盘通过四个固定沉孔与C轴固定在一起,实现圆槽盘的旋转。挡板用于放置磁性磨料以及光整加工介质。加工工件固定在主轴上,工件与光整介质之间进行相对运动,进行材料去除,实现工件表面的光整加工。基于有限元法仿真分析多磁极耦合新型光整加工装置在光整加工区域内的磁力线分布和磁场强度分布,确定磁极排布的最优配置。仿真结果表明N-S-N排布与其它磁极排布方式相比,具有更多的磁力线闭合回路以及更强的磁场强度。通过实验测量,对比分析有限元仿真的有效性。制备磁性磨料,搭建集成4轴加工中心的光整加工实验平台,开展钛合金(Ti-6Al-4V)工件表面光整加工实验。实验分析C轴转速、主轴转速、加工间隙、羰基铁粉粒径以及Si C磨粒粒径对表面粗糙度和加工效率的影响规律。在C轴转速160 r/min、主轴转速700 r/min、加工间隙0.7 mm、250μm羰基铁粉和150μm Si C磨粒的实验加工条件下,经过90 min的光整加工,工件表面粗糙度由1.2μm下降至0.073μm。金相显微镜和SEM观测结果表明,加工后的工件表面没有明显、连续的划痕,表面质量得到显著改善。进一步开展激光增材制造钛合金表面光整加工实验,150 min光整加工后,工件表面粗糙度由6.0μm下降至0.793μm。优化挡板设计,开展磁流变光整加工实验,验证多磁极耦合新型光整加工装置的有效性。研究磁性剪切增稠光整加工方法,制备磁性剪切增稠光整介质,基于搭建的实验平台开展钛合金(Ti-6Al-4V)工件表面磁性剪切增稠光整加工实验,探究C轴转速、主轴转速、加工间隙以及磁极排布对表面粗糙度的影响。经过60 min的光整加工,在C轴转速50 r/min、主轴转速300 r/min、加工间隙0.7 mm以及N-S-N磁极排布的实验配置下,钛合金(Ti-6Al-4V)工件表面粗糙度由最初的0.2μm下降至0.069μm。实验结果验证了所提出的磁性剪切增稠光整加工方法和研制装置的有效性。