[發明專利]一種工件表面磁粒研拋方法

有效

• 申請號: 202210504096.X
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN114734306B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 趙國勇;趙玉剛;高躍武;張桂香;孟建兵
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B31/10;B24B49/00;G06N3/12;G06N10/60
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明涉及一種工件表面磁粒研拋方法，涉及工件加工領域，包括：構建磁粒研拋中待研拋工件表面的粗糙度變化率計算模型；將待研拋工件表面的研拋過程分別粗研拋和精細研拋兩個工步，粗研拋工步后待研拋工件表面的粗糙度為中間粗糙度，基于粗糙度變化率計算模型，根據初始表面粗糙度、目標表面粗糙度和中間表面粗糙度構建待研拋工件表面的研拋工藝參數優化模型；確定研拋工藝參數優化模型的目標函數；求解目標函數確定粗研拋工步時工藝參數、精細研拋工步時工藝參數和中間表面粗糙度；根據粗研拋工步時工藝參數、精細研拋工步時工藝參數和中間表面粗糙度對待研拋工件表面進行研拋。本發明在保證研拋質量的基礎上縮短了研拋時間，提高了研拋效率。

技術領域

本發明涉及工件加工技術領域，特別是涉及一種工件表面磁粒研拋方法。

背景技術

工件經機械加工成型后，不可避免會在加工表面產生各種缺陷，如表面微觀不平、裂紋凹坑等。為了提高工件的可靠性和使用壽命，工件達到規定的尺寸精度后，還需進行去除刀痕、毛刺等研拋加工處理以降低表面粗糙度。磁粒研拋是利用永磁體或電磁線圈產生的磁場，使具有導磁性能的硬質磁性磨料磁化并形成具有一定剛性的磁力刷，沿著磁力線方向排列并仿形貼附在工件表面。隨著工件和磁力刷之間相對運動，磁性磨料翻滾并壓附、摩擦工件表面，完成對工件表面的研拋加工。在工件磁粒研拋中，磁性磨料粒徑與磁性磨料在工件表面產生的法向力，以及磁力線對磁性磨料產生的向心力密切相關，對研拋過程中材料去除和表面質量有重要影響。

許多學者和技術人員對磁性磨料研拋工藝進行了研究。劉冬冬等人在學術期刊《電鍍與精飾》(2019年41卷7期：P1-5)上發表的論文“GCr15軸承內圈磁粒研磨光整實驗”中，利用磁粒研磨加工工藝對軸承內圈進行光整加工，得出當磨料粒徑為185μm、磁極轉速為600r/min、研磨液用量為6mL時，光整加工60min，軸承內圈表面粗糙度由原始的0.51μm下降至0.10μm。崔同磊等人在學術期刊《電鍍與涂飾》(2020年39卷17期：P1209-1214)上發表的論文“響應曲面法優化銅鎢合金材料的磁力光整加工參數”中，通過磁力研磨(MAF)對銅鎢合金進行光整加工，得出在主軸轉速為1050r/min、進給速率為20mm/min、磨料填充量為2.0g、加工間隙為2mm的條件下研磨30min后，銅鎢合金的表面粗糙度由初始0.985μm降至0.089μm。現有研究存在的主要問題：一是大多基于響應曲面法建立工件研拋后表面粗糙度預測模型，因為沒有考慮工件初始表面粗糙度的影響，所以在實際應用中預測精度不高，對磁粒研拋工藝參數選取的實際指導意義不強；二是現有工件表面磁粒研拋工藝大多采用一種工藝參數一拋到底，研拋效率低。上述問題限制了磁粒研拋工藝在實際生產中應用。

綜上所述，如何實現工件表面的高效磁粒研拋對于磁粒研拋工藝的推廣應用具有重要意義，已成為本領域技術人員急需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種工件表面磁粒研拋方法，在保證研拋質量的基礎上縮短了研拋時間，提高了研拋效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種工件表面磁粒研拋方法，包括：

構建磁粒研拋中待研拋工件表面的粗糙度變化率計算模型；

將所述待研拋工件表面的研拋過程分別粗研拋和精細研拋兩個工步，已知所述待研拋工件表面的初始表面粗糙度和目標表面粗糙度，所述粗研拋工步后待研拋工件表面的粗糙度為中間粗糙度，所述中間表面粗糙度未知，基于所述粗糙度變化率計算模型，根據初始表面粗糙度、目標表面粗糙度和中間表面粗糙度構建所述待研拋工件表面的研拋工藝參數優化模型；

確定所述研拋工藝參數優化模型的目標函數；

求解所述目標函數，確定粗研拋工步時工藝參數、精細研拋工步時工藝參數和所述中間表面粗糙度；

根據所述粗研拋工步時工藝參數、所述精細研拋工步時工藝參數和所述中間表面粗糙度，對所述待研拋工件表面進行研拋。