磁性研磨在模具曲面抛光中的应用

化 的模 具 曲 面 ，在 其 它 条 件 一 定 的
情 况 下 ．虽 然 采 用 了 相 同 的 加 工 间
隙 ，倾 斜 面 及 曲 面 上 各 点 的 研 磨 效
果 也 不 相 同 ， 不 同 点 的 研 磨 量 存 在 差 异 。 由 于 模 具 曲 面 各 点 倾 斜 角 不
（） 研 磨 后 凹模 ｃ
４ 的 工 作 压 力 。磨 粒 与 工 件 表 面 作 相 对 运 动 时 还 会 产 生 一 定 的摩 擦 力 。但 这 并 不 足 以克 服 磁 场 对 磁 粒
的作 用 力 。 随 着 刀 触 点 法 线 与 磁 极 回 转 轴 线 之 间 夹 角 的 增
大 的 磁 场 梯 度 ，使 位 于 两 侧 的 磁性 磨 料 在 磁 力 作 用下 向 中
间 区 域 集 中 ，造 成 大 量 磁 性 磨 粒 滞 留 在 磁 极 与 工 件 之 间 强
材 料为 ４ ５钢 ，加 工 后 的 工 件 表 面 粗 糙 度 为 １１ 左 右 。 ． ｍ 试 验 参 数 如 表 １所示 ，试 验 以循 环 的 方式 进 行 ，对 模 具 表
４模 具 曲面 研 磨 分 析
４１模 具 曲面研 磨量 分析 ．
在 磁 性 研 磨 加 工 中 ． 影 响 研 磨
效 果 的 因 素 很 多 ， 如 磁 性 磨 料 、磁
感 应 强 度 、加 工 间 隙 、 加 工 时 间 、 磁 极 转 速 、加 工 轨 迹 等 ． 其 中 大 部 分 影 响 因 素 对 曲面 研 磨 和 平 面 研 磨 的 影 响 规 律 基 本 相 同 。但 是 ． 曲 面 数 字 化 磁 性 研 磨 加 工 也 有 其 自 身 的
表 １ 磁 性 研 磨 加 工 实 验 参 数
磁 场 区 的 现 象 （ 图 ３所 示 ） 这 使 得 磁 极 反 倒 成 了 加 工 如 。 对 象 ，并 对 于 磁 极 造 成 较 大 磨 损 。 尽 管 磁 极 对 磁 粒 的 吸 引
参 数 工 件 材 料
加 工 面
有 关 参 数
２．Ａ ５ ０ ０ ｍ／ ｎ ． ６ ｍｉ
４２研磨 轨迹 对 曲面研磨 量 的影 响 ．
磁性 研磨 加 工 时 ．研 磨 运 动 轨 迹 应 能 保 证 工 件 加 工 表 面 和 工 具 磁 极 表 面 上 各 点 均 有 相 同 （ 相 近 ）的 被 切 削 条 或 件 和 切 削 条 件 ，工 具 磁 极 的运 动 应 保 证 工 件 上 各 点 均 有 相 同 （ 相 近 ） 的 研 磨 行 程 ，磁 极 工 具 的 运 动 轨 迹 应 不 断 或
加 工 往 复 次 数 磨 料
研 磨 液
３次
粘 结磁 性 磨 料 １０目 ｏ
油 酸
面 进 行 连 续 ３遍 的加 工 。 加 工 后 对 模 具 表 面粗 糙 度 进 行 了 测 量 ，模 具 表 面 粗糙 度 可 达 到 Ｏ２ １ ． ｘ ５ ｍ。但 模 具 表 面 各 区域 的 粗 糙 存 在 着 明 显 的差 异 。
模 具
３模 具 曲面 磁 性 研 磨 加 工 实 验
目前 复 杂 模 型腔 表 面 的 精 加 工 ，仍 不 能 实 现 全 自动 化
磨 轨 迹 和 研 磨 量 分 布 均 匀 ，研 磨 量 较 大 。而 随着 倾 斜 角 的
增 大 ，研 磨量 也 会 随着 减 小 ，在 图 ２ （ ）的 Ｂ点 处 研 磨 量 ｂ
工 具 磁 极
磁 极 转 速 加 工 间 隙 励 磁 电流 进 给 速 度
锥 形 球 头 铁 芯 直 径 ２ ｍ ０ ｍ，端 部 直 径 １ ｍ ５ ｍ
２ ＯＯ ／ ｎ ５ ｒ ｍｉ
１２ ．ｍｍ
大 ，磁 性 磨 料 的 滞 留及 磁 极 的磨 损 都将 进 一 步 加 剧 ，金 属 去 除 量 大 幅 度 降 低 ，倾 斜 角 越 来 越 大 ，研 磨 作 用 也 越 来 越 小 ，以 至 完全 失 去 研 磨 效 果 。
加 工 曲 面 刀 触 点 的法 线 方 向上 ，磁 极 与 工 件 表 面 的 距 离 最
图 ２是 采 用 数 控 雕 刻 机 加 工 出 来 的 凹 模 具 、凸 模 具 ，
近 ，磁 力 线 的分 布 最 密 集 ，磁 感 应 强 度 也 最 大 ， 而 两 侧 的 磁 力 线 分 布 则 较 稀 疏 ，磁 感 应 强 度 也 较 小 ，从 而形 成 了较
达 到 了 最 小
研 抛 光 整 加 工 ．主要 依 靠 技 术 熟 练 工 人 手 工 完 成 。 因此 研 究 开 发 自动 化研 磨 加 工设 备 一 直 是 模 具 加 工 技 术 探 索 的 方
向。
造 成 这 一 现 象 的 原 因是 ：在 曲 面 磁 性 研 磨 加 工 中 ，在
不 同特 点 ．其 中 ， 不 同 曲 面 区 域 的 研 磨 量 不 均 匀是 最 主要 的 问题 之 一 。 本 实 验 对 于模 具 的 磁 性 研 磨 是
（ ）研 磨 前 凹模 ａ （ ） 研 磨 前 凸模 ｂ
采 用 三 轴 数 控 磁 性 研 磨 机 床 进 行 研 磨 加 工 。 对 于 倾 斜 角 和 曲 率 不 断 变
地 、有 规 律 地 改 变 方 向 ．尽 可 能 不 出 现 研 磨 轨 迹 周 期 性 重
复 的 情 况 ，这 样 可 使 工 件 表 面 上 的无 数 切 削 条 痕 有 规 律 地
相互 交错 ，越 研 越 平 ，达 到 提 高 工 件表 面 精 度 的 目的 。研 磨运 动 的 轨迹 应 力 求 平 稳 、避 免 曲 率过 大 的 转 角 、研 磨 工
断 地 变 化 ，研 磨 量 不 均 匀 ，在 倾 斜 角 较 小 的点 （ 图 ２ （ ）Ａ点 ） 如 ｂ ，研 图 ２ 凹 凸模 具
（ ）研 磨 后 凸 模 ｄ
模具
业 出 版 社 ． １ ９ ．０． ９ ９１