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                几种新型精密加工工艺

                发布者:kefu发布日期:2017-01-18 几种新型精密加工工艺

                1磁场辅助抛光

                磁场辅助抛光主要包括磁性磨粒加工、磁浮置加工和磁流变加工。磁性磨粒加工是在工件和磁极间充满磁性磨粒,使之在磁场作用下沿磁力线分布形成“磁刷”,旋转磁极或工件使“磁刷”与被加工表面产生相对运动,燕郊精密加工利用磨粒的微切削、摩擦、挤压作用实现材料去除。磁性磨粒可由磨粒与铁粉混合、烧结再粉碎至一定粒度制成,亦可由大粒径的铁粉和磁化性能好的细微磨粒(如氧化铬)直接混合而成(细微磨粒可被吸附在铁粉颗粒表而形成一个直径较大的磁性颗粒)。加工压力可由激磁电流控制磁场强度决定。

                     磁浮置加工有混合式与分离式两种形式,前者是将非磁性磨料混入磁流体中,施加磁场时,磁流体中强磁性颗粒被吸向强磁场一侧,同时非磁性磨粒与磁流体的运动方向相反,被推向低磁场一侧(仿佛磁流体对磨粒产生了“浮置”作用)压向旋转的工件。后者磨粒不混入磁流体中,而是用橡胶板等弹性体隔开,施加磁场时,磁流体向强磁场方向移动对橡胶板产生挤压作用,控制加工载荷。该方式与研磨抛光方法类似,不同的是加工载荷由磁场中的磁流体控制。

                a) 混合式                   b)分离式(用于球体加工)

                磁流变加工是利用磁流变液(由磁性颗粒、基液和稳定剂组成的悬浮液)在磁场中的流变特性对工件进行抛光。磁流变液的流变特性可以通过外加磁场强弱的调节来控制。磁流变加工装置如图3所示。磁流变液由喷嘴喷洒在旋转的抛光轮上,磁极置于抛光轮的下方,在工件与抛光轮所形成的狭小空隙附近形成一个高梯度磁场。当抛光轮上的磁流变液被传送至工件与抛光轮形成的小空隙附近时,高梯度磁场使之凝聚、变硬,成为粘塑性的Bingham介质(类似于固体,表观黏度系数提高两个数量级以上)。具有较高运动速度的Bingham介质通过狭小空隙时,在工件表面与之接触的区域产生很大的剪切力,从而使工件的表面材料被去除。

                2超精研抛

                超精研抛以组织疏松均匀的脱脂木材作为加工工具,所用磨粒与抛光加工相近。加工时,工件浸泡在含有游离磨粒的加工液中,圆环状木材研抛头紧压在被加工表面并高速旋转,工件固定安装在工作台上,工作台由两个作同步旋转的立式偏心轴带动,作纵向直线往复运动(合成运动为旋摆运动)。超精研抛的加工包括四个阶段:1)自由研抛阶段,研抛头自由推挤加工液和游离磨粒,部分进入微观结构为蜂窝状的研抛头端面空隙中,起摩擦切削作用,其余磨粒在研抛头和工件之间滚动和滑动;2)镶嵌研抛阶段,嵌入研抛头端面的磨粒增多且呈半固着状态,对工件进行有效切削,材料去除率增大;3)饱和钝化研抛阶段,嵌入磨粒达到饱和状态,研抛头端面被磨?,疤钇健?,研抛头硬度趋于稳定值,嵌入磨粒呈固着或半固着状态,与其余游离磨粒一起对工件表面进行加工。同时,研抛头端而逐渐平整光滑,切削能力下降;4)“壳膜化”阶段,研抛头端面进一步被更细小的磨?,疤钇健?,形成致密、饱和钝化的硬壳层,称之为“壳膜层”,壳膜层中仍有大量极小空隙。壳膜层具有使工件被加工表面快速镜面化的能力。所以超精研抛同时具有珩磨、研磨、抛光的特点。

                3弹性发射加工

                燕郊精密加工弹性发射加工以聚氨酯球为抛光工具,工件浸没在含有纳米尺度磨粒的抛光液中。聚氨酯球作高速旋转,抛光液的动压迫使聚氨酯球与工件保持微小间隙而不接触,磨粒在抛光液的流动作用下加速,以小角度入射撞击工件凸处。磨粒与被加工表面的接触点处产生瞬时高温高压,使磨粒与被加工材料产生固相反应。高温使工件表层原子晶格中的空位增加,高压使工件表层和磨粒的原子相互扩散,在工件表层形成杂质点缺陷。当有磨粒再次撞击到这些点缺陷时,就会将杂质原子和相邻的这此原子一起移出工件表层。另一方面,也有不经过扩散过程的机械移去作用,当加速了的微小磨粒弹性碰撞被加工表面的原子晶格时,使表层不平处的原子晶格受到很大的剪切力,致使这些原子被移出。也利用空气流、振动或真空静电等使微小磨粒加速的方法。

                4磨料射流加工

                磨料射流加工是利用气流或液流的动力将微细磨粒喷射到工件的被加工表面,通过磨粒和流体射流的冲击和冲蚀作用,使被加工材料产生材料去除或表面形貌得以改善的加工方法。磨料射流技术具有可加工材料范围广、加工作用力小、无残余应力、工件无热影响区、无需换刀、工艺准备时间短、不产生有害物质的优点,因而适用于难加工材料、薄板零件、微型零件或具有微小结构零件的加工,逐渐向高精度、高效率和微细加工方向发展。

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