[发明专利]一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工系统及方法

权利要求书

1.一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工系统，其特征在于，包括：超声波发生装置(1)、电磁场生成装置(2)、竖轴矩台精密平面磨床和磁流变液供给系统；

其中，第一控制器(5)与超声波发生装置(1)连接，以调节超声波发生装置(1)的超声振动频率；

第二控制器(6)与电磁场生成装置(2)连接，以调节电磁场生成装置(2)的磁场强度；

待加工工件(4)固定在竖轴矩台精密平面磨床的机床矩形工作台(11)上，砂轮(3)、电磁场生成装置(2)、超声波发生装置(1)从下往上依次固定在机床矩形工作台(11)的安装主轴上；

待加工工件(4)与机床矩形工作台(11)之间充满磁流变液(10)；

磁流变液供给系统包括工作液储蓄箱(7)、输液泵(8)、喷嘴(9)和磁流变液(10)，磁流变液(10)通过管路进入工作液储蓄箱(7)，喷嘴(9)向待加工工件(4)喷出磁流变液(10)，以此工作液储蓄箱(7)、输液泵(8)、喷嘴(9)通过管路组成闭环线路，以便于磁流变液(10)的循环利用。

2.一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立如权利要求1所述的超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工系统；

步骤2，利用超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工系统实现超声振动辅助磨削-磁力抛光三元复合加工，具体内容为：

同时开启超声波发生装置(1)、电磁场生成装置(2)，超声振动使得砂轮(3)与待加工工件(4)之间存在频率可控的强迫往复振动，促使磁流变液(10)中悬浮硬质磨粒冲蚀待加工工件(4)表面与修锐砂轮(3)表面；

当砂轮(3)因振动离开接触待加工工件(4)、磁流变液(10)在流经砂轮(3)与待加工工件(4)的间隙时，受到磁场力作用而发生磁流变效应，迅速固化而形成剪切屈服强度可控的“弹性抛光膜”；

磁流变液(10)里容纳的硬质磨粒均匀分布在“弹性抛光膜”表面，实现待加工工件(4)局部的光整加工与砂轮(3)修锐；

当砂轮(3)又振动恢复至接触待加工工件(4)时，又直接参与磨削待加工工件(4)表面，砂轮的强迫往复振动，使得砂轮(3)与待加工工件(4)之间存在脉冲切削作用。

3.如权利要求2所述的一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工方法，其特征在于，步骤2中超声发生装置(1)可确保刚石砂轮(3)与待加工工件(4)之间存在频率可控的强迫超声振动。

4.如权利要求2所述的一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工方法，其特征在于，步骤2中电磁场生成装置(2)可让磁流变液在可控磁场力作用下，能在砂轮与被加工工件之间形成“弹性抛光膜”。

5.如权利要求2所述的一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工方法，其特征在于，磁流变液(10)容纳的硬质磨粒包括：Al2O3、SiC、CBN、金刚石，根据被加工材料选择。

6.如权利要求2所述的一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工方法，其特征在于，同时关闭超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工系统的超声波发生装置(1)与电磁场生成装置(2)的电源，即无超声振动也无磁场力影响，则为常规的普通磨削加工。

7.如权利要求2所述的一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工方法，其特征在于，开启超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工系统的超声波发生装置(1)，但关闭电磁场生成装置(2)，则实现超声振动辅助磨削加工：

砂轮(3)或待加工工件(4)存在频率可控的强迫振动，一方面，使得砂轮(3)与待加工工件(4)之间存在脉冲切削作用，即超声振动辅助磨削加工；另一方面，超声振动迫使磁流变液(10)中悬浮硬质磨粒以较大冲击能量冲蚀待加工工件(4)表面，同时修锐砂轮(3)表面。

8.如权利要求2所述的一种超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工方法，其特征在于，关闭超声振动辅助磨削与磁力抛光的复合加工系统的超声波发生装置(1)，但开启电磁场生成装置(2)，则实现磨削-磁力抛光复合加工：

在砂轮(3)与待加工工件(4)之间存在磁流变效应，形成剪切屈服强度可控的微型“弹性抛光膜”；一方面，砂轮(3)磨削起材料去除作用；另一方面，磁流变液(10)里硬质磨粒均布在固化后的“弹性抛光膜”表面，可实现工件局部的光整加工与砂轮修整。