模具表面光整加工工艺技术
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； 修回日期 ：２ 收稿日期 ：２ ０ １ ２ ７ １ ０ １ ２ ７ ５ －０ －０ －０ －１
础上 ， 利用控制系统给出磁极头的回转速度 、 进给速度 “ 和加工间隙等参数 ， 磁 刷” 就能随模具型腔的形状而 变化 ， 确保这些部位 得 以 研 磨 加 工 ， 满 足 加 工 要 求， 实 由于磁力研磨的金属 现模具表面的光整 加 工 。 同 时 ， 去除量很小 ， 一般在 １μ 故不会破坏 ｍ 以 下 甚 至 更 小， 模具型腔的尺寸精度和形位精度 。 在模具型腔表面 磁 性 研 磨 加 工 过 程 中 ， 磁场中等 磁位线与磁力线方 向 相 互 垂 直 ， 设磁力线方向为ｘ 方 等磁位线方向为 ｙ 方 向 。 磁 场 中 某 一 单 颗 磨 粒 的 向， 磁场保持力为 ： ） ………………………… （ Ｆ＝Δ Ｆ Ｆ １ Δ Δ ｘ＋ ｙ 。
， 山西平遥人 ， 工程师 ， 本科 ， 主要从事技术管理工作 。 作者简介 ： 梁晓光 （ １ ９ ６ １ －）
·１ ８ ０·
机 械 工 程 与 自 动 化 ２ ０ １ ２ 年第 ５ 期
其中 ： Ｂ 为磁感应强度 ； ｏ 为 真 空 磁 导 率； ｒ 为磁磨粉 μ μ 的相对磁导率 ； ｗ 为磨粒中铁的体积百分比 。 值得关注的是 ， 由于加工表面是曲率不断变化的 二维或三维曲面 ， 吸附 在 磁 极 头 上 的 “ 磁 刷” 几何形状 也将随着加工表面的几何形状不断变化 。 无论是水平 面、 垂直面 ， 还是凸面 、 凹面 ， 加工过程中研磨压力的大 小略有变 化 ， 但 方 向 始 终 指 向 被 加 工 表 面。 由 于 “ 磁 ， 刷” 具有的这种 “ 柔性 ” 和“ 可塑性 ” 为实现模具型腔表 面及同类产品表面的精密研磨提供了充分条件 。 ２ 加工特性 模具表面磁力研磨加工的特点有 ： 磨 ① 自锐性好 ， 削力强 ； 变 形 较 小； ② 模具表面 温 升 较 小 ， ③加工表面 平整光洁 ， 不改变加工精度 ； ④ 工件表面的机械性能改 善， 工件表面的耐磨性 、 抗疲劳性和耐腐蚀性提高 。 ３ 工艺参数与工艺实践 ３． １ 工 艺 参 数 模具表面光整加 工 的 主 要 工 艺 参 数 如 下 ： ①磁感 应强度 Ｂ； ② 磁极头回转速度 ｎ； ③磁极头进给速度在
０ 引言 在社会发展 、 科技进步的今天 ， 对模具的需求日益 增多 ， 对模具的要求 也 越 来 越 高 ， 因 此， 模具的加工质 使用寿命和精加 工 过 程 的 自 动 化 成 为 人 们 关 注 的 量、 焦点 。 而模具型腔的制造精度和表面粗糙度与模具质 模具型腔工作面表面粗糙度 量和使用寿命密切相 关 ， 的改善可大幅度提高模具的使用寿命 。 目前 ， 具有复杂型 面 的 模 具 表 面 无 法 利 用 刚 性 磨 具实现精加工 ， 多采用手工抛光的方法来实现 ， 这不但 不符合现代化生产 的 要 求 ， 且 生 产 率 低， 劳 动 强 度 大， 加工质量常取决于操 作 者 的 主 观 因 素 ， 型腔表面各处 的切削用量无法保持 稳 定 不 变 ， 最终的加工质量难以 保证 。 采用磁力研磨 加 工 工 艺 ， 运用数控加工中心对 复杂表面实现类似 “ 仿形加工” 的 精 密 研 磨， 使模具表 面的精加工实现自动化 ， 不但可大幅度提高生产率 ， 而 且可对各加工参数实现自动控制 。 １ 加工原理 当模具表面进行 磁 力 研 磨 加 工 时 ， 产生磁场的磁 发生装置的芯轴与加 工 中 心 主 轴 同 心 ， 这对精确控制 加工位置是必要的 ， 但 两 者 间 必 须 要 有 隔 磁 装 置。加 工时 ， 模具表面与磁极头工作面之间保持一定的间隙 ， 间隙中充满磁磨粉 ， 在磁场作用下 ， 磁磨粉被磁极头吸 附， 形成可 利 用 磁 场 能 量 改 变 形 状 和 刚 度 的 “ 柔性磁 ， 并且以研磨压力 的 形 式 作 用 于 工 件 表 面 ， 在此基 刷”
模具表面光整加工工艺技术
梁晓光
（ ） 太原重型机械集团有限公司 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ 摘要 ： 根据磁力研磨加工的特点 ， 结合数控技术 ， 介绍了模具表面的光整加工工艺 。 主要分析研究了 该 工 艺 的工作原理 、 加工特点 、 工艺参数 ， 并进行了工艺实践 ， 证实了模具表面应用磁力研磨工艺进行光整 加 工 的 可行性和优越性 。 关键词 ： 模具表面光整加工 ； 数控技术 ； 表面粗糙度 中图分类号 ：Ｔ Ｇ ３ ５ ６ ． ２ ８∶Ｔ Ｇ ７ ６ 文献标识码 ：Ｂ
第 ５期（ 总第 １ ７ ４期） ２ ０ １ ２年１ ０月
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨＡＮ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｅ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ ＆ ＡＵＴ ＯＭＡ Ｔ Ｉ ＯＮ
Ｎ ｏ ． ５ Ｏ ｃ ｔ ．
（ ） 文章编号 ： １ ６ ７ ２ ４ １ ３ ２ ０ １ ２ ０ ５ １ ７ ９ ２ －６ －０ －０
线、 等磁位线方向上的变化率 。 在Δ 每个磁磨粒都将沿着固定方向 Ｆ 的力并不是 直接作用于工件表面上的力 ， 而是如前所述 ， 各磨粒相 互衔接构成 “ 磁串 ” 形成“ 磁 刷” 才 能 产 生 一 个 合 力 Ｐ， ， 这个 Ｐ 通常称为 “ 研磨压力 ” 大小可用下式求得 ： （ ） ３ ｗ Ｂ２ π ｒ －１ μ 。 ……… （ ） Ｐ＝ × （ ４ ） （ ） ４ ３ ２＋ ＋ ｗ π ０ ｒ ｒ μ μ μ －１
Ｆ Ｖｏ Ｈ Δ ｘ＝ μ Ｆ Ｖｏ Ｈ Δ ｙ＝ μ
Ｈ 。 ………………………… （ ） ２ ｘ
Ｈ 。 ………………………… （ ） ３ ｙ 其中 ： Ｖｏ 为磁 磨 粒 中 铁 粉 的 体 积 ； μ 为磁磨粉的磁导 Ｈ Ｈ 率； Ｈ 为 磁 场 强 度； 、 分 别 为 磁 场 强 度 在 磁 力 ｘ ｙ
础上 ， 利用控制系统给出磁极头的回转速度 、 进给速度 “ 和加工间隙等参数 ， 磁 刷” 就能随模具型腔的形状而 变化 ， 确保这些部位 得 以 研 磨 加 工 ， 满 足 加 工 要 求， 实 由于磁力研磨的金属 现模具表面的光整 加 工 。 同 时 ， 去除量很小 ， 一般在 １μ 故不会破坏 ｍ 以 下 甚 至 更 小， 模具型腔的尺寸精度和形位精度 。 在模具型腔表面 磁 性 研 磨 加 工 过 程 中 ， 磁场中等 磁位线与磁力线方 向 相 互 垂 直 ， 设磁力线方向为ｘ 方 等磁位线方向为 ｙ 方 向 。 磁 场 中 某 一 单 颗 磨 粒 的 向， 磁场保持力为 ： ） ………………………… （ Ｆ＝Δ Ｆ Ｆ １ Δ Δ ｘ＋ ｙ 。
， 山西平遥人 ， 工程师 ， 本科 ， 主要从事技术管理工作 。 作者简介 ： 梁晓光 （ １ ９ ６ １ －）
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机 械 工 程 与 自 动 化 ２ ０ １ ２ 年第 ５ 期
其中 ： Ｂ 为磁感应强度 ； ｏ 为 真 空 磁 导 率； ｒ 为磁磨粉 μ μ 的相对磁导率 ； ｗ 为磨粒中铁的体积百分比 。 值得关注的是 ， 由于加工表面是曲率不断变化的 二维或三维曲面 ， 吸附 在 磁 极 头 上 的 “ 磁 刷” 几何形状 也将随着加工表面的几何形状不断变化 。 无论是水平 面、 垂直面 ， 还是凸面 、 凹面 ， 加工过程中研磨压力的大 小略有变 化 ， 但 方 向 始 终 指 向 被 加 工 表 面。 由 于 “ 磁 ， 刷” 具有的这种 “ 柔性 ” 和“ 可塑性 ” 为实现模具型腔表 面及同类产品表面的精密研磨提供了充分条件 。 ２ 加工特性 模具表面磁力研磨加工的特点有 ： 磨 ① 自锐性好 ， 削力强 ； 变 形 较 小； ② 模具表面 温 升 较 小 ， ③加工表面 平整光洁 ， 不改变加工精度 ； ④ 工件表面的机械性能改 善， 工件表面的耐磨性 、 抗疲劳性和耐腐蚀性提高 。 ３ 工艺参数与工艺实践 ３． １ 工 艺 参 数 模具表面光整加 工 的 主 要 工 艺 参 数 如 下 ： ①磁感 应强度 Ｂ； ② 磁极头回转速度 ｎ； ③磁极头进给速度在
０ 引言 在社会发展 、 科技进步的今天 ， 对模具的需求日益 增多 ， 对模具的要求 也 越 来 越 高 ， 因 此， 模具的加工质 使用寿命和精加 工 过 程 的 自 动 化 成 为 人 们 关 注 的 量、 焦点 。 而模具型腔的制造精度和表面粗糙度与模具质 模具型腔工作面表面粗糙度 量和使用寿命密切相 关 ， 的改善可大幅度提高模具的使用寿命 。 目前 ， 具有复杂型 面 的 模 具 表 面 无 法 利 用 刚 性 磨 具实现精加工 ， 多采用手工抛光的方法来实现 ， 这不但 不符合现代化生产 的 要 求 ， 且 生 产 率 低， 劳 动 强 度 大， 加工质量常取决于操 作 者 的 主 观 因 素 ， 型腔表面各处 的切削用量无法保持 稳 定 不 变 ， 最终的加工质量难以 保证 。 采用磁力研磨 加 工 工 艺 ， 运用数控加工中心对 复杂表面实现类似 “ 仿形加工” 的 精 密 研 磨， 使模具表 面的精加工实现自动化 ， 不但可大幅度提高生产率 ， 而 且可对各加工参数实现自动控制 。 １ 加工原理 当模具表面进行 磁 力 研 磨 加 工 时 ， 产生磁场的磁 发生装置的芯轴与加 工 中 心 主 轴 同 心 ， 这对精确控制 加工位置是必要的 ， 但 两 者 间 必 须 要 有 隔 磁 装 置。加 工时 ， 模具表面与磁极头工作面之间保持一定的间隙 ， 间隙中充满磁磨粉 ， 在磁场作用下 ， 磁磨粉被磁极头吸 附， 形成可 利 用 磁 场 能 量 改 变 形 状 和 刚 度 的 “ 柔性磁 ， 并且以研磨压力 的 形 式 作 用 于 工 件 表 面 ， 在此基 刷”
模具表面光整加工工艺技术
梁晓光
（ ） 太原重型机械集团有限公司 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ 摘要 ： 根据磁力研磨加工的特点 ， 结合数控技术 ， 介绍了模具表面的光整加工工艺 。 主要分析研究了 该 工 艺 的工作原理 、 加工特点 、 工艺参数 ， 并进行了工艺实践 ， 证实了模具表面应用磁力研磨工艺进行光整 加 工 的 可行性和优越性 。 关键词 ： 模具表面光整加工 ； 数控技术 ； 表面粗糙度 中图分类号 ：Ｔ Ｇ ３ ５ ６ ． ２ ８∶Ｔ Ｇ ７ ６ 文献标识码 ：Ｂ
第 ５期（ 总第 １ ７ ４期） ２ ０ １ ２年１ ０月
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨＡＮ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｅ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ ＆ ＡＵＴ ＯＭＡ Ｔ Ｉ ＯＮ
Ｎ ｏ ． ５ Ｏ ｃ ｔ ．
（ ） 文章编号 ： １ ６ ７ ２ ４ １ ３ ２ ０ １ ２ ０ ５ １ ７ ９ ２ －６ －０ －０
线、 等磁位线方向上的变化率 。 在Δ 每个磁磨粒都将沿着固定方向 Ｆ 的力并不是 直接作用于工件表面上的力 ， 而是如前所述 ， 各磨粒相 互衔接构成 “ 磁串 ” 形成“ 磁 刷” 才 能 产 生 一 个 合 力 Ｐ， ， 这个 Ｐ 通常称为 “ 研磨压力 ” 大小可用下式求得 ： （ ） ３ ｗ Ｂ２ π ｒ －１ μ 。 ……… （ ） Ｐ＝ × （ ４ ） （ ） ４ ３ ２＋ ＋ ｗ π ０ ｒ ｒ μ μ μ －１
Ｆ Ｖｏ Ｈ Δ ｘ＝ μ Ｆ Ｖｏ Ｈ Δ ｙ＝ μ
Ｈ 。 ………………………… （ ） ２ ｘ
Ｈ 。 ………………………… （ ） ３ ｙ 其中 ： Ｖｏ 为磁 磨 粒 中 铁 粉 的 体 积 ； μ 为磁磨粉的磁导 Ｈ Ｈ 率； Ｈ 为 磁 场 强 度； 、 分 别 为 磁 场 强 度 在 磁 力 ｘ ｙ