液体磁性磨具珩磨孔加工技术研究

针对小孔、台肩孔、交叉孔、异形孔及细管内壁光整加工困难的问题，提出一种新型精密珩磨孔光整加工技术。该技术综合利用液体磁性磨具在磁场作用下发生相变的特性和挤压珩磨在光整孔方面的优势，通过活塞运动强制液体磁性磨具流过工件孔，利用磁场使流过孔的液体磁性磨具发生相变而自动沿孔壁表面形成一个柔性研磨层，从而实现对各种复杂孔的精密光整加工。项目综合应用磁学、流体及颗粒动力学、摩擦学、精细化工技术和光整加工技术，分析液体磁性磨具珩磨小孔过程中各工艺参数对磨具及磨料颗粒动力行为的影响，通过理论推导、实验验证和仿真分析，研究在磁场、流场、温度场、应力场及工件与磨具相互作用等因素条件下液体磁性模具的动力学特性，确定材料去除规律，为液体磁性磨具珩磨孔技术的应用提供理论和技术支撑。研究成果将在很大程度上解决小孔表面精密光整加工技术难题，对制造业具有十分重要的现实意义。

本项目针对小孔、台肩孔、交叉孔、异形孔及细管内壁光整加工困难的问题，提出了一种新型精密孔光整加工技术，该技术综合利用液体磁性磨具在磁场作用下发生相变的特性和挤压珩磨在光整孔方面的优势，通过强制液体磁性磨具流过工件孔，并利用磁场使流过孔的液体磁性磨具发生相变而自动沿孔壁表面形成一个柔性研磨层，从而实现了对复杂孔的精密光整加工。. 项目针对小孔光整加工的特点，通过在传统液体磁性磨具组分中添加聚丙烯酸、纳米二氧化硅等表面活性剂对液体磁性磨具进行改性，减小颗粒的界面自由能，通过调节颗粒间引力和斥力的大小，配制出了零场粘度低，各组分可调范围广、稳定性好的多种类小孔光整加工用液体磁性磨具；研制了三套液体磁性磨具孔光整加工实验装置，达到了通过压力、流速、磁场强度等参数对复杂小孔内壁精密光整加工过程的控制，实现了对不同材质、不同孔径、不同孔型孔内壁的光整加工，通过实验验证了加工的可行性和有效性，掌握了常见材料、不同孔径小孔的光整加工用磨具及加工参数的选择，为实用性加工设备的设计和应用积累了有益的实验数据。. 在实验研究的基础上，综合应用磁学、流体及颗粒动力学、摩擦学、精细化工技术和光整加工技术，研究了表面活性剂等助剂对液体磁性磨具稳定性的影响机理和规律、液体磁性磨具小孔光整加工过程中各工艺参数对磨具及磨料颗粒动力行为的影响，通过理论推导、实验验证和仿真分析，研究了磁场、流场、温度场、应力场及工件与磨具相互作用等因素对液体磁性模具动力学特性的影响，推导出了液体磁性磨具小孔光整加工的宏观和微观力学模型，提出了双刃圆半径单颗磨料颗粒切削模型，初步确定了材料去除规律，为液体磁性磨具小孔光整加工技术的应用提供了理论和技术支撑。研究成果对于解决小孔表面精密光整加工技术难题具有重要的现实意义。