磁性磨粒光整加工的磨粒性能特征及指标体系研究

磁性磨粒光整加工作为一种典型的表面光整加工技术，在加工效果、加工范围等方面都具有独特的优势。但由于尚无成熟的磁性磨粒生产工艺，磁性磨粒光整加工至今不能得到工业应用，磨粒批量制备工艺的可行性和有效性是其主要瓶颈。磁性磨粒制备的关键是各种制备方法的分析优化、磁性磨粒的性能特征及其指标评价体系的确立。为此，提出磁性磨粒光整加工的磨粒性能特征及指标体系研究课题。综合应用表面光整理论、磁场理论、磨粒制备技术、仿真技术、测试技术等，从理论上分析磁性磨粒的性能特征及其表述参数，确定其对磁性磨粒使用性能和加工效果等的影响；分析优化磁性磨粒的制备工艺，研究其性能特征的评价方法和测试手段；试验研究各种磁性磨粒的主要性能参数及其指标体系，综合形成适用于不同需求光整加工的系列化的磁性磨粒，为该工艺的工业标准制定提供坚实有效的依据。

磁性磨粒光整加工作为一种典型的表面光整加工技术，在加工效果、加工范围等方面都具有独特的优势。但由于尚无成熟的磁性磨粒生产工艺，磁性磨粒光整加工至今不能得到工业应用，磨粒批量制备工艺的可行性和有效性是其主要瓶颈。项目分解了磁性磨粒光整加工工艺应具备的功能，分析了磁性磨粒应具备的特征及其主要性能要求，确定了磁性磨粒的主要性能参数及其评价指标体系；从理论分析、模型建立、模拟仿真、制备工艺参数优化、加工效果和加工效率等方面对磁性磨粒的热压烧结和粘结法制备工艺进行了研究；提出了非固结磁性磨粒制备工艺和高能球磨磁性磨粒制备工艺两种新型磁性磨粒制备方法并实验验证，为磁性磨粒的制备提供了新的思路和途径。为进一步提高磁性磨粒的磨粒相利用率和重复利用率，提出了一种回收与再利用方法，探讨了磁性磨粒回收的原理与过程，实验验证了该方法的可行性。设计了一种用于内外回转表面光整加工的多参数可调整套试验装置，并对磁极不同组合、不同布置方式、不同布置角度等的磁场发生部件进行了模拟和测试验证；针对大尺寸平面光整加工的特殊要求，提出了阵列式磁性磨粒光整加工方案，并对采取圆环磁极头或镶嵌式磁极头、工件下方是否安放永久磁铁等不同情况的磁场发生部件模拟分析，试验验证了加工效果。分析了基于电磁场的磁场形成部件工作原理，通过理论分析和Maxwell软件模拟分析了现有结构，确定了影响光整加工效果的磁场形成部件结构参数，提出一种更容易实现间隙控制和加工轨迹控制的电磁场形成部件。基于电控永磁技术提出了一种适合于磁性磨粒光整加工的电控永磁磁场发生部件，初步制定了具体实现的结构方案，实现了一种磁场变化的控制方法，解决了永磁场的退磁难题。分析了影响磁性磨粒性能的混合均匀度、粒度分布、密度、孔隙度、饱和磁感应强度、使用寿命、硬度等主要指标参数及其测试和评价手段，对不同类型的磁性磨粒进行了性能研究；采用正交实验、灰色关联和灰色决策分析研究了不同类型的磁性磨粒的加工效果和加工效率，对不同形状、不同材料、不同要求的工件进行了试验验证,该工艺可使表面粗糙度Ra等级提高2-3级。项目的研究对推动磁性磨粒光整工艺的工业化起到了积极的作用。另外，项目研究过程中，提出了一种新型粘弹性磁性磨具，进行了理论分析和模拟仿真，研究了不同基体的磁性磨具制备工艺，并进行了测试和实验验证。