阶梯孔磨料流精密抛光数值模拟及其参数优化

闫如忠， 商 成， 王生泽

(东华大学 a.机械工程学院； b.纺织装备教育部工程研究中心， 上海 201620)

近年来，随着科学技术的飞跃发展及零件规格的小型化，人们对产品表面的精度要求越来越高，航空发动机、军事枪膛、液压泵等产品上存在数量众多的阶梯孔需要超精密加工处理[1-3]。

目前，阶梯孔常用的加工方法是钻削，但其精度较差，主要是由两方面原因造成的：一方面，在钻头挤压作用下，阶梯孔的内侧会有毛刺黏结；另一方面，钻头在高速回转过程中的高频振动造成壁面精度较差。因此，阶梯孔的精密加工就显得非常重要。目前，微细孔的壁面加工常用方法有磨料流抛光、电化学抛光、磁力研磨抛光和超声波光整加工等，由于磨料流抛光有加工柔性好、加工精度高、清洁无污染等优点，因此非常适合阶梯孔的精密抛光。

Jang等[4]通过建立新的去除模型成功去除高度为200 μm、厚度为1 μm的金属毛刺。宋桂珍[5]通过试验分析了磨料参数对倒圆角效果的影响。Gorana等[6]通过建立晶粒与工件相互作用的数学模型进行运动学仿真，并结合试验验证其正确性。施凯博等[7]通过对钛合金试样进行单因素磨料流抛光试验，得出在相同抛光时间内增大磨料粒径和加工压力都可以将工件表面粗糙度降低至1 μm左右。虽然国外对于磨料流抛光已经有非常成熟的技术，并且系列化和高度自动化的磨料流抛光机床已经生产出来，但是国内对阶梯孔的磨料流抛光技术还处于初级阶段，并且现有研究主要针对单一影响因素，难以解释抛光过程和抛光结果之间的联系[8]。……