抛光是精密和超精零件生产过程中最后一道工序。它在生产过程中不可控，劳动强度高，是整个零件制造过程中成本最高的部分。它的作用是提高零件的耐磨性和降低零件表面粗糙度。但是，传统抛光工艺存在加工效率低，生产成本高等问题。磁力抛光技术作为一种有效的抛光方法已被广泛应用。磁力抛光过程中，磁性磨粒在磁场的作用下形成柔性抛光层，利用该柔性抛光层可对工件表面实行高效、均匀、高质的抛光。但是，现有技术仅能同时抛光工件的一个表面。本文提出了一种磁力研磨抛光(MAP)方法，该方法可同时对工件的两个侧面抛光，并且抛光后的零件表面具有高精度、高表面质量和低亚表面缺陷，大大提高加工效率。本文的主要研究内容如下:　　本文介绍了MAP与MAF方法，该方法使用磁场来抛光两个表面，不仅能有效抛光结构件两侧，还可以提高工作效率。两个表面同时加工，需要设计能抛光两个外表面装置，进行相应的实验，找出抛光过程的精确参数并进行相应的实验验证。文章首先介绍了常规光整工艺中的材料去除机理。磨削、珩磨、微研磨是常规研磨加工工艺。用多点切削的磨料切削颗粒，一个或多个磨粒与工件的相互作用形成切割、坍塌、滑动、摩擦，从而使材料去除。切割是加工材料主要去除过程，坍塌是一种物质位移过程，滑动是一个材料的修改过程。工件的变形和表面粗糙度取决于磨料抛光过程中的切削力大小和有效切削刃的数量。在磨削过程中，由于磨料颗粒在砂轮表面的随机均匀分布，因而能够更有效地去除材料。使用松散的研磨料的研磨过程中所产生的光滑表面，比磨削的表面质量要好。研磨需要非常低的研磨压力和缓慢的运动，以增加表面光洁度和尺寸精度。研磨加工表面的形状限于圆柱和平面类的简单零件。珩磨通常采用低切削速度，低压力和大面积的接触，使用坚硬的材料组成的磨料。该磨料做低速往复运动，并且在工件表面高速旋转，因此工件表面会产生划痕。　　对于传统光整工艺需要较高的设备成本，且无法获得纳米/微米级的表面粗糙度，因此需要开发先进的研磨抛光工艺。磨料流加工是一种应用范围更为广泛的工艺过程。MAF，MRF和MFP是通过磁场控制含有磨粒磨料加工。MAF主要用于金属和陶瓷的圆柱面和平面的加工。MAF常用于工件表面和边缘的加工，被加工的工件位于两磁极间隙间，工件和磁极间填充磨料。磁流变抛光过程中使用的智能流体称为磁流变液。施加磁场的区域产生一个短暂硬化区，该硬化区与工件表面相互作用，从而去除工件表面损伤和亚表面损伤层。这些流体含有悬浮的磁性颗粒和抛光磨料，材料去除率与磁场强度成正比。MFP方法是基于磁流体悬浮球、磨料和浮垫的现象，具有很高的精度和可靠性且抛光时间很短。　　磁力抛光多数以单面抛光方式。本文提出了基于环形磁场励磁的磁力抛光新工艺，该方法可以同时有效抛光两个侧面。通过设计能环形磁场的励磁系统、并进行三维有限元仿真分析、搭建了环形磁场双面抛光装置。研制的环形磁场两面磁力抛光设备主要包括电磁铁、夹具、工件轴。环形间隙中填满抛光粉。工件装夹在一个特定尺寸圆盘形夹具上，该夹具与立式铣床的主轴相连，夹具和工件可以随着立式铣床的主轴旋转，并且旋转速度可以调节。工件与电磁铁铁芯间的距离为工作间隙。磁力抛光加工时，电磁铁接通直流电源后，铁粉颗粒在环形磁场中组成一条条沿径向分布的磁链，从而形成强粘度的磁力刷。当工件在环形间隙中作切割磁链运动时，使原来一条沿径向分布的磁链断裂成两条，从而形成了两个微小刷头;这两条暂时断裂的磁链在磁场的作用下有相互愈合的趋势，会挤压均匀分布于于这些磁力刷头之中的磨粒，使磨粒与工件的两个表面相互作用实现材料的去除，以达到同时光整加工工件两个表面的目的。励磁系统是磁力抛光实验装置的关键，其主要包含具有环形间隙结构的电磁铁，电磁铁主要由直流电源、线圈、铁芯、导磁板等组成。当提供一个直流电流给线圈后，线圈环绕的铁芯会被磁化，形成一个圆柱形磁铁。当铁芯与纯铁材料制成的导磁板相连时，电磁铁会经由导磁板间形成一个闭合回路。如果将上导磁板开一个圆孔，使圆孔与圆柱铁芯同心且保留一定的间隙，当该间隙很小时，不会影响磁路的形成，这样在上导磁板与铁芯间会形成一个径向的环形磁场。改变通往线圈电流的大小可以得到不同磁场强度的环形磁场。　　使用Maxwell软件建立了励磁电磁铁三维有限元分析模型。该模型中铁芯和导磁板的材料都选工业纯铁。采用软件自动生成网格，激励源为电流。对于3D静磁场分析，以空气环境包围整个区域的求解域，与所需要的磁场边界条件满足无限远边界条件。经过仿真计算，得到电磁铁的磁场强度分布。电磁铁在其环形间隙处形成的磁场强度沿径向方向分布均匀。磁感应强度可以明显分为三个梯度，环形间隙上部分纵向均匀性较好，环形间隙底部均匀性稍差。双面磁力抛光时，工件主要位于环形磁场的上部分磁场中加工，有利于提高抛光表面各点的材料去除率和表面质量的均匀性。利用该平台进行不锈钢两面抛光工艺试验研究，探讨了电流强度、磁极工件间间隙、主轴转速和抛光时间工艺等参数对表面粗糙度的影响，得出表面粗糙度随着抛光时间、工作间隙、工件转速之间关系。通过正交实验，获得了两面磁力抛光工艺的优化参数，利用该优化参数进行实验，得了具有较低表面粗糙度试件样品。试验证明，该方法可以同时对工件的两个表面进行抛光，两个表面的表面粗糙度Ra由最初的0.2μm下降到0.094μm.　　粒子群优化(Partical Swarm Optimization-PSO)算法是近年来发展起来的一种新的进化算法(Evolu2tionaryAlgorithm-EA)。利用多目标粒子群优化算法(MOPSOA)，对在环形磁场抛光时的工件两面上的粗糙度同时进行优化，材料为合金SUS304和铜，优化过程考虑了抛光模型中最重要的参数，包括电流、工件与电极之间的间隙、主轴转速与抛光时间。MOPSOA目标函数依赖于抛光材料的两侧的表面粗糙度(Ra1，Ra2)。　　为研究抛光时间对工件表面粗糙度Ra的影响，选取不锈钢与铜薄片进行磁力抛光试验。选取工作间隙δ w、转速n、加工时间t作为试验参数，采用正交表进行正交实验。试验中，将工件靠近电磁铁是南极S面的表面粗糙度记为Ra(S)，靠近电磁铁北极N面的记为Ra(N)。表面粗糙度Ra随着抛光时间的延长，先急剧减小，后减小缓慢，最后趋向于饱和。抛光初期，工件原始表面质量差，工件表面绝大部分尖锐凸起部分与磨粒相互作用被去除，表面粗糙度Ra值下降较快;随着抛光的进行，工件表面越来越光滑，磨粒与工件的相互作用越来越弱，表面粗糙度Ra值下降放缓;随后，受到磨粒本身粒度的限制，抛光时间增长，表面粗糙度Ra值达到饱和状态。表面粗糙度Ra也随着抛光时间、工作间隙、工件转速的增大而减小。抛光时间越长，磁力抛光作用越充分，故表面粗糙度Ra小;工作间隙越大，环形间隙中的磁感应强度越小，形成的磁链对磨粒的压力越小，磨粒切入工件表面的深度越浅，因而磁力抛光后残留的痕迹越浅，故表面粗糙度Ra小;工件转速越高，单位时间内与工件表面相互作用的磨粒数量越多，提高了抛光效率，磁力抛光更充分。　　最后，通过比较优化结果与实验数据，从而验证了该方法的有效性。结果表明，所提出的抛光优化方法是可行的。最后将该方法应用到不锈钢的两曲面的抛光加工，使其抛光时间减少。利用多目标粒子群优化(MOPSO)与拐点算法优化抛光工艺参数，从而获得低的工件表面粗糙度。