近年来,随着科学技术的进步,光学、航空航天、生物医疗、精密仪器、电子通讯等各行业的飞速发展,对精密微小型零部件的需求越来越多,同时,对这些零部件的加工精度和表面质量也提出了更高的要求。微细高端精密零部件表面上的微小毛刺、倒角(尤其在手工和其他传统工艺无法到达的部位)已经成为亟待解决的关键技术难题。本课题结合航空、航天、机械和冶金等领域急需解决微小、复杂、精密零件的表面光整加工问题,以航空发动机燃烧喷嘴、冶金行业的火焰切割喷嘴等微细零件为研究对象,开展了基于电磁力驱动的“微细零件精密研磨机”主体磁场发生装置、散热系统、套筒/容器、控制系统的设计制造与各模块系统间兼容性研究,开发了一套兼具柔性与自适应性特征的微细零件精密研磨装备,系统研究了不同电磁频率、磁针尺度等加工工艺参数对研磨精度与表面粗糙度的影响,攻克了多项应用企业微小精密部件的关键研磨工艺,成功实现了研究成果的产业应用与推广。 本课题开发的微细零件精密研磨机是基于三相异步电动机的工作原理,利用磁力线可以穿透物体和交变旋转电磁场的磁力线方向不断变化的特性带动大量磁针旋转,使磁针与混合其中的微小工件产生相对运动而形成随机频繁的相互撞击、滑擦,达到抛光工件表面和去毛刺目的。通过对交变旋转磁场磁力发生器的线圈绕线方式、匝数、线径、铁芯的尺寸等参数精确计算及磁力发生器的集中散热方式和控制系统的优化,获得了最佳的研磨机整体结构、散热系统与控制系统的设计方案。本课题研发的电磁研磨机突破了传统的研磨技术微细零件装夹困难、介入受限、效率低等局限,可实现微小、复杂零部件的高效批量研磨处理,为高精度”与”高质量” 微细零件制造加工提供可靠技术保障。研磨机所用的加工介质(利用磁针和磁性磨料)和加工工艺(控制转速和正反转)也具有独创性,特别是利用交变旋转磁场可以调节的优点,克服了国内外同类产品磁场强度小、磁感应强度不可调与效率低局限,应用范围更广,操作简便,市场潜力大。目前,微细零件精密研磨机已经研制成功,并完成了安装、调试和光整加工实验,并多家企业进行了应用和推广;已经与中航西安航空动力制造有限公司签订合同,完成航空发动机喷嘴和叶片等零部件表面的去毛刺和光整处理实验,取得了很好的效果,完全可以替代进口件,一举突破了国外先进技术对我国的技术封锁,成功地为企业解决了一大技术难题,为我国国防事业和航空制造做出了贡献。该厂已经与辽宁科技大学先进磨削技术研究所达成订购4-6台微细零件精密研磨机的意向,社会效益显著。此外,课题组已经先后与中航工业沈阳飞机制造公司、中航工业沈阳黎明航空发动机有限公司以及中科院自动化研究所等多家单位签订合同,为企业解决了多年以来传统工业无法解决的技术瓶颈问题,同时,每年可为企业节约几百万生产成本,实现了经济效益和社会效益双丰收。