脈沖電磁場輔助平面磁粒研磨加工試驗(yàn)

編號：FTJS09070

篇名：脈沖電磁場輔助平面磁粒研磨加工試驗(yàn)

作者：楊歡 陳松 張磊 徐進(jìn)文 陳燕

關(guān)鍵詞： 脈沖磁場 電磁 磁粒研磨 SUS304不銹鋼板 表面粗糙度 表面光整加工

機(jī)構(gòu)： 遼寧科技大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院

摘要： 目的在傳統(tǒng)的平面磁粒研磨加工中添加脈沖輔助磁場,增大加工區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度和加工時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度動態(tài)變化,豐富磨料粒子在加工時(shí)的運(yùn)動形式,使研磨軌跡復(fù)雜化,降低工件表面粗糙度,獲得更好的工件表面形貌。方法通過分析磨料粒子在有無輔助磁場時(shí)各自的受力情況,探究輔助磁場對磨料在加工時(shí)運(yùn)動狀態(tài)的影響,研究脈沖輔助磁場下磨料的運(yùn)動行為機(jī)理。利用Ansoft Maxwell軟件對電磁鐵不同形狀的磁極頭產(chǎn)生的磁場進(jìn)行模擬對比,確定理論上最優(yōu)的磁極頭形狀。同時(shí)模擬對比脈沖電流在不同時(shí)刻加工區(qū)域內(nèi)磁感線的分布情況,以及恒定磁場和脈沖磁場下磨料的運(yùn)動軌跡。通過試驗(yàn)對比無輔助磁場、恒定輔助磁場和脈沖輔助磁場下磁粒研磨加工SUS304不銹鋼的表面形貌和表面粗糙度。結(jié)果在磁粒研磨加工中,磁性磨料分布受磁感線的影響,在脈沖輔助磁場的作用下加工區(qū)域內(nèi)的磁性磨料會隨磁感線的變化而做周期性的往復(fù)運(yùn)動,加工時(shí)會有更為復(fù)雜的研磨軌跡。模擬3種不同形狀的磁極頭在加工區(qū)域產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線,平面、圓錐面和半球面在中點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度峰值分別為655、636、702 mT。以SUS304不銹鋼板作為試驗(yàn)對象,原始表面粗糙度為0.46μm,采用半球形的電磁鐵磁極頭,在研磨間隙為2 mm、永磁極轉(zhuǎn)速為800 r/min、進(jìn)給速度為5 mm/s的試驗(yàn)條件下,對比電磁鐵不通電、通入0.8 A直流電流、通入1 Hz,占空比50%,峰值電流0.8 A的單向脈沖電流3種輔助磁場分別對工件研磨30 min后的工件表面形貌,無輔助磁場時(shí)工件表面仍殘留一些原始紋理;恒定輔助磁場下工件表面原始紋理被去除,但表面存在明顯圓弧形研磨痕跡;脈沖輔助磁場下工件表面形貌更為光整、平滑。研磨后工件表面粗糙度分別降至0.28、0.13、0.06μm。結(jié)論脈沖磁場輔助磁粒研磨在提高加工區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度的同時(shí),可使磁性磨料在加工時(shí)做周期性運(yùn)動,研磨軌跡復(fù)雜化,促進(jìn)了磨料的更新,相比傳統(tǒng)磁粒研磨和恒定輔助磁場磁粒研磨工藝,脈沖磁場輔助磁粒研磨加工后的工件表面形貌更加平滑,表面粗糙度更低。