磁力光整加工铝镁合金永磁极研究

摘要/Abstract

摘要： 以主轴改造后的XK7136C数控铣床为平台，以AZ31系镁合金与7075-T651铝合金为研究对象，通过理论计算与磁场仿真，设计出适用于加工铝镁合金结构材料平面的强永磁材料磁极，并采用雾化快凝球形磁性磨粒进行试验，以验证该种光整加工方法的可行性及球形磨粒性能。使用“米字槽”与“田字槽”两种磁极分别对两种材料进行研磨实验。实验结果表明：两种端面开槽方式均可防止磨料的局部堆积，保证磨料的流动性，并使端面磁通密度增大，磁场强度梯度增大，提高研磨效率。两种磁极所研磨表面粗糙度分别为0.126 μm和0.148 μm，端面拥有更大磁通密度的“田字槽”磁极前期研磨效率更佳。

关键词: 磁极设计, 磁场仿真, 磁力光整加工, 表面质量

Abstract: Based on the XK7136C CNC milling machine with spindle modification， the AZ31 series magnesium alloy and 7075-T651 aluminum alloy were used as the research objects.The theoretical calculation and magnetic field simulation were used to design the strong permanent magnet material for the machining of aluminum-magnesium alloy structural material magnetic poles， and the use of atomized fast-rolling spherical abrasive particles was tested to verify the feasibility of the finishing method and spherical abrasive performance.“Tian word slot” and “Mi word slot” magnetic poles were used to test the two kinds of materials respectively.The experimental results show that two kinds of end slotting methods may prevent the local accumulations of abrasives， ensure the abrasive flowability， and increase the magnetic flux density and improve the grinding efficiency.The surface roughness of the two poles are as 0.126 μm and 0.148 μm respectively.The end faces with a stronger magnetic flux density of the“ Tian word slot” magnetic pole are more efficient in the prophase polishing processes.

Key words: magnetic pole design, magnetic field simulation, magnetic abrasive finishing, surface quality

中图分类号:

TH16

张鹏;张桂香;梁伟;秦璞;姜林志. 磁力光整加工铝镁合金永磁极研究[J]. 中国机械工程.

ZHANG Peng;ZHANG Guixiang;LIANG Wei;QIN Pu;JIANG Linzhi. Research on Magnetic Abrasive Finishing Processes of Aluminum-magnesium Alloy Permanent Magnet Poles[J]. China Mechanical Engineering.

参考文献

[1]左铁镛.21世纪的轻质结构材料——镁及镁合金发展[J].新材料产业，2007（12）：22-26.
ZUO Tieyong.Lightweight Structural Materials for the 21st Century—Magnesium and Magnesium Alloy Development[J].Advanced Materials Industry，2007（12）：22-26.
[2]KIM S O，KWAK J S.Magnetic Force Improvement and Parameter Optimization for Magnetic Abrasive Polishing of AZ31 Magnesium Alloy[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2008，18（s1）：369-373.
[3]LIU Z Q，CHEN Y，LI Y J，ZHANG X.Comprehensive Performance Evaluation of the Magnetic Abrasive Particles[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2013，68（1/4）：631-640.
[4]陈春增，张桂香，赵玉刚，等.磁力研磨镍基高温合金实验研究[J].电镀与精饰，2016，38（4）：6-9.
CHEN Chunzeng，ZHANG Guixiang，ZHAO Yugang，et al.The Experimental Research on Magnetic Abrasive Finishing of Inconel718[J].Plating & Finishing，2016，38（4）：6-9.
[5]赵玉刚，江世成，周锦进.磁极开槽形状和尺寸对磁场分布和磁力光整加工能力影响的研究[J].中国机械工程，1999，10（6）：685-688.
ZHAO Yugang，JIANG Shicheng，ZHOU Jinjin.Study on the Influence of the Shape and Size of Grooves of Magnetic Pole Surface on Magnetic Field Distributing and Magnetic Abrasive Finishing Capability[J].China Mechanical Engineering，1999，10（6）：685-688.
[6]LIU Z Q，CHEN Y，LI Y J，et al.Comprehensive Performance Evaluation of the Magnetic Abrasive Particles[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2013，68（1）：631-640.
[7]YIN S，SHINMURA T.A Comparative Study：Polishing Characteristics and Its Mechanisms of Three Vibration Modes in Vibration-assisted Magnetic Abrasive Polishing[J].International Journal of Machine Tools & Manufacture，2004，44（4）：383-390.
[8]陈燕.磁研磨法在自由曲面模具型腔抛光中的应用[J].模具制造，2004（7）：61-63.
CHEN Yan.Application of Magnetic Grinding Method in Cavity Surface Cleaning of Free-form Surface[J].Die & Mould Manufacture，2004（7）：61-63.
[9]刘文祎，张桂香.磁力光整加工平面磁极头设计及仿真[J].现代制造工程，2013（7）：76-81.
LIU Wenyi，ZHANG Guixiang.Design and Simulation of Planemagnet Pole on Magnetic Abrasive Finishing[J].Modern Manufacturing Engineering，2013（7）：76-81.
[10]KWAK J S.Enhanced Magnetic Abrasive Polishing of Nonferrous Metals Utilizing a Permanent Magnet[J].International Journal of Machine Tools & Manufacture，2009，49（7）：613-618.
[11]张桂香.雾化快凝磁性磨料制备及其磁力光整加工性能研究[D].南京：南京航空航天大学， 2012.
ZHANG Guixiang.Study on Preparation of Magnetic Abrasives by Gas Atomization with Rapid Solidification and Their Finishing Performance[D].Nanjing：Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School，2012.
[12]陈春增，张桂香，赵玉刚.磁力研磨对Inconel718合金表面质量的影响[J].电镀与涂饰，2016，35（1）：23-27.
CHEN Chunzeng， ZHANG Guixiang， ZHAO Yugang.Effect of Magnetic Abrasive Finishing on Surface Quality of Inconel718 Alloy[J].Plating & Finishing， 2016，35（1）：23-27.

[1]	李强, 郭辰光, 赵丽娟, 冷岳峰, 岳海涛. 具有晶体学各向异性特征的DD5镍基单晶高温合金铣削力建模[J]. 中国机械工程, 2021, 32(06): 734-740.
[2]	李俊烨1;卢慧1;苏宁宁1;张心明1;张宏伟2. 大涡模拟Smagorinsky模型用于磨粒流精密加工喷嘴的质量控制研究[J]. 中国机械工程, 2020, 31(10): 1169-1174.
[3]	郗枫飞;曾晰;计时鸣;陈国达. 光催化条件下钴基合金材料去除方法[J]. 中国机械工程, 2020, 31(06): 662-669.
[4]	石文天;侯岩军;刘玉德;李强强. 微切削毛刺形成机理及研究进展综述[J]. 中国机械工程, 2019, 30(23): 2809-2819,2828.
[5]	彭锐涛1;降皓鉴1;唐新姿1;张珊2. 定向内冷车刀及其切削性能[J]. 中国机械工程, 2019, 30(21): 2629-2635,2642.
[6]	石文天;韩冬;刘玉德;侯岩军. 超低温微铣削芳纶纤维复合材料表面质量[J]. 中国机械工程, 2019, 30(09): 1056-1064.
[7]	柯庆镝1;田常俊1;李杰1;李柏青2;翟正树2;詹伟1. 基于表面质量需求的机械零件再制造毛坯预处理工艺优化方法[J]. 中国机械工程, 2018, 29(23): 2859-2866.
[8]	安增辉1;李舜酩1;付秀丽2. 基于X射线衍射线形分析的铝合金切削表层晶体特征研究[J]. 中国机械工程, 2017, 28(21): 2632-2638.
[9]	徐兰英1;伍强2;覃孟扬1;汤勇3. 轴承圈加热切削加工表面质量研究[J]. 中国机械工程, 2017, 28(19): 2325-2331.
[10]	彭锐涛1;李仲平1;黄晓芳1;唐新姿1;胡云波2. 加压内冷却方法在高温合金磨削中的应用[J]. 中国机械工程, 2017, 28(16): 2008-2015.
[11]	蔡明, 巩亚东, 于宁, 高奇. 单晶DD98微尺度铣削表面质量试验研究[J]. 中国机械工程, 2017, 28(11): 1261-1265.
[12]	高峰, 王媛, 李艳, 张艳玲, 惠烨. 固着磨料双面研磨压力模糊自整定PID控制方法研究[J]. 中国机械工程, 2015, 26(2): 162-166.
[13]	赵孟;何宁;李亮. 基于钝圆尺寸效应的微细切削机理试验研究[J]. 中国机械工程, 2014, 25(9): 1214-1218.
[14]	王晋炜, 郭水军, 杨旭静, 郑娟. 冲压成形中凹模入口角曲线优化[J]. 中国机械工程, 2014, 25(24): 3333-3337.
[15]	游永丰1;陈逢军1,2;龚胜1;尹韶辉1,2. 一种磁场控制成形的砂轮制备方法[J]. 中国机械工程, 2014, 25(14): 1857-1860.