小工具頭磁流變拋光工藝及拋光軌跡研究.pdf

1、隨著科技的日新月異，高尖端儀器設(shè)備對(duì)高精度小型且結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的需求越來越大。這些形狀小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件作為核心零部件在航空航天、軍事等領(lǐng)域有著重要作用。針對(duì)深腔薄壁結(jié)構(gòu)、無亞表面損傷等加工要求的半球諧振子這類小型異形零件，目前搭建了直徑4mm的小工具頭磁流變拋光實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，由于該實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的拋光頭形狀、磁場(chǎng)分布、加工間隙、拋光斑點(diǎn)形貌等均與傳統(tǒng)輪式磁流變拋光裝置不同，故需要對(duì)其拋光機(jī)理、材料去除函數(shù)、拋光工藝等展開研究，以獲得較高的小工具頭

2、磁流變拋光去除率，降低工件表面粗糙度，提高工件面型精度。
　　本文首先在潤滑脂滑動(dòng)軸承 Bingham介質(zhì)分析方法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建小工具頭磁流變流體動(dòng)力學(xué)模型。通過差分法和松弛迭代法對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，經(jīng)仿真結(jié)果與實(shí)際拋光斑點(diǎn)形貌對(duì)比，可知磁流變拋光過程中主要以剪切力去除為主，由此根據(jù)由剪切力構(gòu)成的修正Preston方程，建立去除函數(shù)模型。通過小直徑拋光頭磁流變定點(diǎn)拋光熔石英平面工件的實(shí)驗(yàn)，確定去除函數(shù)中Preston方程系數(shù)K的平

3、均值為8.93×10-13 m2/N，在邊緣處存在一定誤差。其次，利用自研小工具頭磁流變拋光實(shí)驗(yàn)樣機(jī)對(duì)熔石英玻璃棒的磁流變拋光工藝進(jìn)行研究。為了研究工藝參數(shù)對(duì)材料去除率的影響，進(jìn)行單因素定點(diǎn)拋光實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：拋光間隙越小、主軸轉(zhuǎn)速和擺角越大時(shí)，材料去除率越高；駐留時(shí)間與材料去除量的線性度達(dá)0.994，說明加工時(shí)間對(duì)磁流變拋光去除率影響不大，進(jìn)而可通過控制工件表面各點(diǎn)的加工時(shí)間實(shí)現(xiàn)確定性加工。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：影響工件表面粗糙度和材料去

4、除率的因素主次順序都為：拋光粉粒度>主軸轉(zhuǎn)速>最小加工間隙>主軸擺角；以去除率和工件表面粗糙度綜合指標(biāo)為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，可獲得最優(yōu)工藝參數(shù)組合（最小加工間隙0.08mm，主軸轉(zhuǎn)速6000r/min，主軸擺角40°，拋光粉粒度16μm）。去除函數(shù)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：270min內(nèi)拋光的9個(gè)斑點(diǎn)的矩形面積波動(dòng)小于6.43％，相對(duì)峰值波動(dòng)小于5.87%，從而驗(yàn)證小工具頭磁流變拋光去除函數(shù)的良好穩(wěn)定性。最后，基于矩陣形式的駐留算法，根據(jù)原始工件面型數(shù)