[发明专利]一种工件表面磁粒研抛方法

说明书

本发明涉及一种工件表面磁粒研抛方法，涉及工件加工领域，包括：构建磁粒研抛中待研抛工件表面的粗糙度变化率计算模型；将待研抛工件表面的研抛过程分别粗研抛和精细研抛两个工步，粗研抛工步后待研抛工件表面的粗糙度为中间粗糙度，基于粗糙度变化率计算模型，根据初始表面粗糙度、目标表面粗糙度和中间表面粗糙度构建待研抛工件表面的研抛工艺参数优化模型；确定研抛工艺参数优化模型的目标函数；求解目标函数确定粗研抛工步时工艺参数、精细研抛工步时工艺参数和中间表面粗糙度；根据粗研抛工步时工艺参数、精细研抛工步时工艺参数和中间表面粗糙度对待研抛工件表面进行研抛。本发明在保证研抛质量的基础上缩短了研抛时间，提高了研抛效率。

技术领域

本发明涉及工件加工技术领域，特别是涉及一种工件表面磁粒研抛方法。

背景技术

工件经机械加工成型后，不可避免会在加工表面产生各种缺陷，如表面微观不平、裂纹凹坑等。为了提高工件的可靠性和使用寿命，工件达到规定的尺寸精度后，还需进行去除刀痕、毛刺等研抛加工处理以降低表面粗糙度。磁粒研抛是利用永磁体或电磁线圈产生的磁场，使具有导磁性能的硬质磁性磨料磁化并形成具有一定刚性的磁力刷，沿着磁力线方向排列并仿形贴附在工件表面。随着工件和磁力刷之间相对运动，磁性磨料翻滚并压附、摩擦工件表面，完成对工件表面的研抛加工。在工件磁粒研抛中，磁性磨料粒径与磁性磨料在工件表面产生的法向力，以及磁力线对磁性磨料产生的向心力密切相关，对研抛过程中材料去除和表面质量有重要影响。

许多学者和技术人员对磁性磨料研抛工艺进行了研究。刘冬冬等人在学术期刊《电镀与精饰》(2019年41卷7期：P1-5)上发表的论文“GCr15轴承内圈磁粒研磨光整实验”中，利用磁粒研磨加工工艺对轴承内圈进行光整加工，得出当磨料粒径为185μm、磁极转速为600r/min、研磨液用量为6mL时，光整加工60min，轴承内圈表面粗糙度由原始的0.51μm下降至0.10μm。崔同磊等人在学术期刊《电镀与涂饰》(2020年39卷17期：P1209-1214)上发表的论文“响应曲面法优化铜钨合金材料的磁力光整加工参数”中，通过磁力研磨(MAF)对铜钨合金进行光整加工，得出在主轴转速为1050r/min、进给速率为20mm/min、磨料填充量为2.0g、加工间隙为2mm的条件下研磨30min后，铜钨合金的表面粗糙度由初始0.985μm降至0.089μm。现有研究存在的主要问题：一是大多基于响应曲面法建立工件研抛后表面粗糙度预测模型，因为没有考虑工件初始表面粗糙度的影响，所以在实际应用中预测精度不高，对磁粒研抛工艺参数选取的实际指导意义不强；二是现有工件表面磁粒研抛工艺大多采用一种工艺参数一抛到底，研抛效率低。上述问题限制了磁粒研抛工艺在实际生产中应用。

综上所述，如何实现工件表面的高效磁粒研抛对于磁粒研抛工艺的推广应用具有重要意义，已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种工件表面磁粒研抛方法，在保证研抛质量的基础上缩短了研抛时间，提高了研抛效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种工件表面磁粒研抛方法，包括：

构建磁粒研抛中待研抛工件表面的粗糙度变化率计算模型；

将所述待研抛工件表面的研抛过程分别粗研抛和精细研抛两个工步，已知所述待研抛工件表面的初始表面粗糙度和目标表面粗糙度，所述粗研抛工步后待研抛工件表面的粗糙度为中间粗糙度，所述中间表面粗糙度未知，基于所述粗糙度变化率计算模型，根据初始表面粗糙度、目标表面粗糙度和中间表面粗糙度构建所述待研抛工件表面的研抛工艺参数优化模型；

确定所述研抛工艺参数优化模型的目标函数；

求解所述目标函数，确定粗研抛工步时工艺参数、精细研抛工步时工艺参数和所述中间表面粗糙度；

根据所述粗研抛工步时工艺参数、所述精细研抛工步时工艺参数和所述中间表面粗糙度，对所述待研抛工件表面进行研抛。