液体磁性磨具光整加工是应用磁场能对工件表面进行精密光整加工的新型光整加工技术,可以实现对多种复杂型面的工件表面进行光整加工。在国家自然基金(51075294)、山西省自然科学基金(201601D011060)、精密与特种加工教育部重点实验室开放课题(JMTZ201603)等基金课题的支持下,液体磁性磨具光整加工技术的研究也取得了较快的进展。本文从提高液体磁性磨具光整加工效率的角度入手,研究了以下内容:(1)分析介绍了液体磁性磨具的构成及性能要求,从液体磁性磨具的流变效应机理入手,分析了磁场强度对液体磁性磨具流变效应影响的机理。研究了加工过程中磨具状态变化规律,阐述了微观加工机理,说明磁场发生装置、磁场强度和磁感线分布形式等核心工艺参数是影响光整加工质量和效率的主要因素之一。(2)从加工性能、适合加工的材料以及性能参数方面对比分析了电磁场和永磁场在液体磁性磨具光整加工过程中的优缺点,与电磁场比较永磁磁场在磁回路的空隙中传送磁通量时不消耗能源,并且永磁磁场体积轻便、便于安装和系统结构简单等优势。通过分析对比现有的稀土永磁材料种类及其性能参数,选择了最大磁能积、剩余磁通量、矫顽力等综合磁性能都相对比较良好的N45钕铁硼材料作为磁极材料。(3)基于磁路的设计理论计算了磁场装置各个构成部分及机构区域的磁导,并且基于磁场中基尔霍夫定律确定了磁极的尺寸,在磁极表面分别设计了矩形槽、锯齿槽和梯形槽三种不同的开槽方式,并且分别设计了对位磁场、直角磁场、相邻直角磁场和对称直角磁场四种不同分布形式的平面和开槽磁极永磁场装置。(4)对设计的不同开槽方式的磁极表面的磁场强度和磁感线分布进行了仿真分析,通过对结果分析,结合实际加工条件确定了磁极表面为矩形槽的开槽方式,并通过仿真分析对深宽比为1:1、1:2、1:3的矩形槽磁感应强度和磁感线分布进行了分析对比,将磁极表面开槽尺寸定为深宽比为1:1的矩形槽。对平面磁极和开槽磁极构成的不同分布形式的永磁场的磁场强度和磁感线密度进行了仿真分析,可知磁极数量和分布形式不同加工区域中的磁感线密度和磁场强度分布梯度不同,并且磁极表面开槽后能够明显改善磁极端面磁感线分布密度。(5)设计并搭建了液体磁性磨具回转体外表面光整加工试验装置。对试验工件外表面进行了光整加工试验。试验结果得出直角磁场的加工效率相对较高,工件表面的粗糙度值从1.449μm减小到0.257μm。说明了磁极的数量、磁场的分布形式以及磁极端面开槽能够改变加工区域中磁力线的分布及磁感应强度,从而影响到磨料颗粒在磁场中的受力大小,导致不同的磁场布置形式下加工效率和效果不同。