作者：Baljinder Singh, Charanjit Singh Kalra

       摘要：磁力研磨工藝（MAF）可以實現(xiàn)精加工工藝中由傳統(tǒng)精整工藝如磨削、珩磨和拋光等引起的較深的切削痕去除掉并替以新的表面結(jié)構。本研究利用300目的鐵粉（80%-按體積比）和300目的磨料（20%-按體積比）在燒結(jié)爐中制備出磁性磨粒Al2O3。利用柱形黃銅工件進行精整加工以供研究試驗。實驗研究了不同參數(shù)在加工工藝中的影響，如磁性磨粒質(zhì)量（5㎎、10㎎、15㎎）、工件旋轉(zhuǎn)速度（200rpm、400rpm、600rpm）、磨粒粒度（120、180、220）、加工時間（20、50/80）和工件間隙（2mm、4mm、6mm）。最佳工藝參數(shù)為：15㎎、220目（粒度大小53μm）4mm間隙、600rpm和80分鐘。

1、引言
       拋光、珩磨和磨削等傳統(tǒng)精整工藝不足以在航空航天、光學電子、醫(yī)療器械和核反應堆等技術領域的設備制備工藝中實現(xiàn)較高要求的表面精整水平。MAF工藝則可以在管狀工件的內(nèi)外表面以及平面工件上實現(xiàn)較高的表面質(zhì)量；利用磁場中形成的磁性磨粒，MAF可以實現(xiàn)較高的工件表面和邊緣精加工。少量的磁性磨粒充當切削工具，當對工件施以相對運動時這些磨粒在工件表面受到壓縮并將待加工材料以切屑形式磨除掉。
       Shinmura 等人在高溫高壓條件下將平均直徑5μm的氧化鋁和鐵粉混合，在真空燒結(jié)爐中1.5小時，將其制備成150μm粒度大小的磁性磨粒，對SS41材質(zhì)的工件進行破碎和修整加工，并研究MAF工藝的基本原理。實驗結(jié)果表明工件表面精整質(zhì)量得到了約40%的改善。               Aizawa等人利用磁性輔助磨料研磨工藝對非鐵磁管狀工件進行內(nèi)表面精整加工。實驗所用工件為不銹鋼衛(wèi)浴管，磁性磨料為氧化鋁和鐵粉混合制備而成；表面精整改善約48%。實驗還對MAF工藝中潤滑劑的使用量進行了研究，發(fā)現(xiàn)潤滑劑最佳用量可以改善磨料在工件表面的接觸進而實現(xiàn)較好的表面精整且精度較高。Khairy等人研究了MAF工藝在精整加工銀器鋼棒的粗糙表面和鋒利邊緣時的有效性和穩(wěn)定性。實驗將氧化鋁和鐵粉混合，在1400℃下置于盛放有惰性介質(zhì)的爐中進行壓制，時間1小時；然后將其破碎成小顆粒并進行粒度篩選。實驗結(jié)果表明MAF工藝能夠改善表明精整約52%。表面光滑度、紋理結(jié)構和表面層等都要比珩磨、拋光等利用固結(jié)在鐵水泥粗顆粒上的精細磨料產(chǎn)生的表面精整質(zhì)量要好。

表1：制備磁性磨料的燒結(jié)參數(shù)

 

圖1：振動篩分裝置

圖2：內(nèi)表面MAF工藝用實驗裝置

表2：MAF試驗參數(shù)

4、實驗結(jié)果和討論
       實驗對工藝中的有效參數(shù)如磁性磨料量、工件旋轉(zhuǎn)速度、磨粒粒度、加工時間和工作間隙進行改變并研究它們對表面粗糙度的影響。
圖3為磁性磨料量對平均表面粗糙度的平均值的影響。據(jù)圖可知，表面粗糙度隨磨料量增加而降低，說明磨料量增加可以改善表面精整質(zhì)量。表面粗糙度隨磨料粒度增大而降低。還可以看出表面粗糙度的降低隨著中間線的出現(xiàn)劃分出兩個基準，基準1和基準2；隨著工件-磁極的間隙增大，表面粗糙度數(shù)據(jù)從基準1降低為基準2進而增大轉(zhuǎn)向基準3。表面粗糙度隨工件旋轉(zhuǎn)速度的增大呈定量下降。隨著加工時間的延長，表面粗糙度由基準1向基準2定量下降，基準2到基準3的下降變化影響基本可以忽略。

圖3：不同參數(shù)對表面粗糙度平均值之平均值的影響

（詳細內(nèi)容敬請點擊這里）