磁性磨料磨粒的磨削机理研究

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1、第"#卷第$期太原理工大学学报%&’("#)&($*+++年,月-./0)12.34156/1)/)5%708546.3479:).2.;68<=?*+++>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>文章编号@#++AB,C"*D*+++E+$B+$F*B+C磁性磨料磨粒的磨削机理研究陈红玲G张银喜D太原理工大学机械工程学院E摘要@根据精密切削理论和摩擦学理论G研究了用于磁力研磨加工的磁性磨料磨粒的磨削机理G阐述了磁力研磨的加工特点G概述了磁性磨料制备技术需要解决的问题H为更好地研制开发高效优质

2、的磁性磨料提供理论依据H关键词@磁性磨粒I磁力研磨I金属基复合材料I磨削加工中图分类号@4;$J+(F,,文献标识码@1磁性磨料是针对机械零件精密表面加工的磁力的切向摩擦力Q磁磨粒之间的相互吸引力亦称为*I研磨而研制的一种兼有磁化和磨削能力的复合磨磁场保持力Q各力的表达式如下HL?料G磨料磨粒平均直径大约为#$+KL?常见的可磁化材料是铁和铁基合金G称铁磁相H有磨削作用的是高硬度颗粒G称磨粒相H例1’等H磁力*."G8M9GN9研磨这一新工艺能否得到广泛应用G关键之一取决于磁性磨粒的制备及其性能的优劣H目前G国内尚没有较完善的磨粒制备工艺G大多数还处在试验研制阶段H本文主要讨论在磁力

3、研磨加工过程中G磁性磨料磨粒的磨削机理G从而为更好地研制磁性磨料建立理论基础H图#位于加工区域内单个磨粒的受力状况O磁力研磨过程中单个磁性磨粒的受#E单个磨粒的磁场作用力Q#力分析Q#RDS+TUVWXYTUEZ[+?D#E式中@[真空磁导率G[_A+\+RC]^#+:ZLI磁力研磨加工中G磁性磨粒是被磁场磁化后G在S+\单个磨粒中铁粉的体积I磁场保持力的作用下形成磁刷G才能实现对工件的TU\单个磨粒所在位置的磁感应强度I研磨加工H磁性研磨的磨削力是由磁场产生的G并以VWXYTU\单个磨粒所在位置的磁感应强度梯度H研磨压力的作用形式来实现加工H因此要研究其磨*E工件回转表面对

4、单个磨粒产生的切向力Q*削机理G必须从单个磨粒的受力情况入手HQ*R‘aQ#?D*E如图#所示为位于加工区域内单个磨粒的受力式中@a\单个磨粒与工件的摩擦系数I状况H加工区域内的各个磨粒被磁化后G就沿着磁力线方向排列成刷状G将工件置于磁场的磁刷中G工‘\磨粒粒度b形状修正系数?"E单个磨粒的磁场保持力QL件与磁刷的前端磨粒相互吸引G使前端磨粒受磁力作用紧压于工件表面H取一前端磨粒P讨论其受力QL是磁场中对单个磨粒所受磁力的合力H其计算公式为@状况H其受力有@磁场作用力Q由工件旋转而产生#G!作者简介@陈红玲G女G#,F*年C月生G讲师G在读硕士G研究方向@磁力研磨G太原G+"++

5、*C收稿日期@*+++B+FB+$第2期陈红玲等3磁性磨料磨粒的磨削机理研究2D)!"#!$%!&’()*削挤压模型8在金属切削机理研究中5占有重要地位/.的就是刀具的几何形状和切削角度5其中前角是影!$#+,-.0(1*/$响刀具切削性能的关键因素5对于磁性磨粒来说5它/.的切削刃前刀面方向很不规则5大都具有很大的负!&#+,-.’(2*/&前角5因此在磁场作用力=作用下吃刀量非常小5>式中3+单个磨粒中铁粉的体积0,44一般在>@A数量级甚至更小5因此这种磨粒加工-44单个磨粒的磁导率0属于微量切削5切削力很小5产生的切削热也很少8.44磁场强度0一方面使工件表面上弹塑性变形区域

6、很小5加工变/.5/.44磁场强度在657方向上的变化率8质层极薄5残余应力也很微小且为压应力0另一方/$/&面5对切削过程中影响表面粗糙度的主要因素44磁力研磨过程中5单个磨粒在磁场作用力5磁场理论残留面积高度和切削刃复印性等的影响也是非保持力和切向摩擦力的共同作用下5使磨粒稳定地常小的8这种磨粒的微量切削加工可以获得非常好保持在加工间隙中5实现对工件表面的加工8同时处的零件表面5粗糙度B可达,’?@A以下’C在加工区域外部的磨粒将自动向加工区域汇集5填充于磁极与工件之间参与加工5形成一个完整的连续的加工过程89单个磨粒磨削机理的分析在磁力研磨中5磁性磨料是由微粉磨粒组成的磨粒群5

7、在磁场中受到磁力的作用而压向工件表面8磨粒受力情况如前所述8根据精密切削理论和摩擦学理论5可以得知磨粒在磁力研磨加工过程中与工图?磨粒的微量切削挤压模型件表面产生接触滑擦:挤压:刻划和切削等现象8其9’9多次塑变磨损机理磨削机理主要包括以下1个方面8磁性磨料磨粒群体形成的弹性磨具由于受磁场9;<微量切削与挤压作用作用被吸附在被加工工件表面5磨粒和工件表面始由磨料的组成成分可知5磨料磨粒的硬度比工终处于接触状态5但是产生如前所述的切削过程并件材料硬度高5工件