刀具刃口磁流变钝化机理研究及工艺优化

作     者：管翔宇 

作者单位：盐城工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：宋树权

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：刀具钝化 磁流变抛光 刃口钝圆半径 表面质量 

摘      要：刀具刃口是刀具的关键组成部分,在加工过程中起重要作用。经过砂轮刃磨后,刀具刃口在显微镜下会发现存在不同程度的微观缺陷。刀具刃口钝化可以有效减少刃口表面的微观缺陷,使刀具刃口表面更加平整光滑,有利于提升刀具切削性能,延长刀具寿命。现阶段主流的毛刷钝化、拖拽式钝化等“硬碰硬固态磨头钝化方式难以精确控制刃口材料去除量,同时钝化后的刃口容易产生二次损伤。针对上述问题,本课题提出了刀具刃口磁流变钝化的新思路,主要从以下几个方面开展工作:(1)刀具刃口磁流变钝化机理研究。介绍了磁流变钝化液在磁场作用下发生的磁流变效应,利用Fluent软件仿真磁流变钝化液对刃口作用过程,分析刀具刃口表面所受压力及剪切力。通过分析单个磨料颗粒受力对刀具刃口磁流变钝化材料去除机理进行阐述,并研究了不同参数对刀具刃口表面所受压力及剪切力的影响。(2)刀具刃口磁流变钝化装置设计及优化。设计并搭建刀具刃口磁流变钝化装置。采用Maxwell软件对磁场发生装置产生的磁场进行仿真分析。通过磁流变钝化液粘度与磁感应强度之间的关系,建立变粘度的磁流变钝化液流场仿真模型。运用Fluent软件对变粘度的磁流变钝化液流场进行仿真,并分析得出刀具刃口最优钝化区域。(3)刀具刃口磁流变钝化加工实验研究。利用搭建的刀具刃口磁流变钝化装置对刃口进行钝化实验,研究了刀具刃口磁流变钝化加工对刀具刃口钝圆半径及表面粗糙度的影响。采用不同的伺服电机转速、磁流变钝化液配比、电流强度、磨料颗粒粒度四种参数进行钝化实验,结果得出伺服电机转速1600rpm,磁流变钝化液配比4:10,电流强度8A,磨料颗粒粒度W100,钝化时间40-50min时,可以达到较好的钝化效果。实现了刀具刃口表面材料的去除及表面质量的改善,对刀具刃口磁流变钝化加工工艺研究起到了一定的指导作用。