Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 67 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Возрастающие требования к поверхностям вызывают потребность совершенствовать и соз- давать новые способы отделочной и упрочняю- щей обработки. Совершенствуются процессы поверхностного пластического деформирования, методы обработки абразивом на гибкой связке (обработка свободным абразивом, уплотненным инерционными силами, струйно-ударная обра- ботка, виброабразивная обработка и магнитно- абразивная обработка) и многие другие виды об- работки рабочих поверхностей. Наиболее производительным способом об- работки абразивом на гибкой связке является магнитно-абразивная обработка (МАО). Сущ- ностьМАОзаключается в воздействиина обраба- тываемую деталь порошковой ферромагнитной массы, уплотненной магнитной индукцией. При МАО инструментом является ферромагнитный порошок, который находится в рабочем зазоре в подвижно-связанном состоянии. Роль связки между абразивными зернами выполняет магнит- ное поле, обладающее упругими силами воздей- ствия на зерна порошка. Этот метод прост в осу- ществлении, экологически чист, обеспечивает высокое качество обработанных поверхностей деталей и существенное повышение их сопро- тивляемости износу, коррозии и механическим нагрузкам, обладает высокой производительно- стью и успешно заменяет процессы химической и электрохимической обработки поверхностей инструментов со специальными свойствами. МАО не нашла широкого применения при изготовлении инструментов. Причин несколько: главная – невозможность обеспечения равномер- ного зазора между рабочей поверхностью маг- нитного индуктора и обрабатываемого изделия без конструирования и изготовления специаль- ного индуктора. Проектирование рабочего про- филя такого индуктора возможно путем расчета магнитного поля в рабочем зазоре, например, методом конечных элементов. Метод конечных элементов основан на раз- биении всей расчетной области на конечные элементы. На первом этапе расчета производят ограничение расчетной области. На втором эта- пе – разбивают расчетную область на конечные элементы. Форма конечных элементов может быть прямоугольной или треугольной. Вся рас- четная область покрывается этими конечными элементами. Чем больше область и меньше эле- мент по размерам, тем больше элементов N и размерность задачи. Для одной области возмож- но применение конечных элементов различной формы и различного размера. Наиболее мелкие элементы применяются в области более резкого изменения картины поля. Крупные – при плав- ном изменении картины поля. В дальнейшем для каждой узловой точки рассчитывается на- пряженность магнитного поля и магнитная ин- дукция по формулам = JJG JG rot H J , (1) = JG div 0 B , (2) где Н – напряженность магнитного поля; J – элек- трический ток, вызывающий магнитное поле; В – магнитная индукция = μ JG JJG B H , (3) где μ – магнитная проницаемость материала. Алгоритм расчета магнитного поля при мо- делировании процесса магнитно-абразивной об- работки представлен на рис. 2. По приведенному выше алгоритму в программной среде MATLAB (приложение PDE Toolbox) были рассчитаны параметры магнитного поля при магнитно- абразивном полировании инструмента. Рис. 2. Алгоритм расчета магнитного поля