基于球柱状电流变工具的工件表面形貌演化机理研究

作     者：董晓星 诸铁宇 鲁聪达 金明生 

作者机构：浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室 浙江工业大学机械工程学院 嘉兴学院信息科学与工程学院 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51775510) 浙江省领雁计划(2022C01096) 浙江省自然科学基金(LY21E050012) 嘉兴市科技计划(2023AD11011)资助项目 

主　　题：电流变抛光 微加工 轮廓线 电场辅助 

摘      要：在电流变液体特性基础上，开发一种球柱状电流变抛光工具，研究加工工件表面形貌演化机理。基于Preston方程和赫兹弹性接触摩擦理论，建立球柱状电流变工具的材料去除深度模型与工件表面轮廓演化模型。定点加工实验显示，工件表面轮廓线与理论预测下的轮廓线相近，换算成深度材料去除速率，最大偏差值为55nm/min。行进加工实验显示，理论计算轮廓在宽度和深度方向上与实际加工区域的测量尺寸接近，表面粗糙度从加工前Ra 78 nm下降至加工后Ra 14 nm。抛光效率随电压或转速的增大而增大，且工件表面粗糙度的稳定值取决于磨粒粒径，越小粒径磨粒的切削刃越小，最终得到的表面粗糙度更低。随加工间距的增大，加工后工件轮廓逐渐由“U型向“W型转变，该转变过程受电压与转速参数影响，电压占主导地位，转速次之。本文通过对球柱状电流变加工表面形貌演化机理的分析，为电流变面型修整提供了理论依据。