磁流變拋光（MRF）是一種依賴磁流變效應來實現材料去除的半固結磨料加工方式，它通過控制磁流變拋光液的形狀和屈服應力以實現對平面或曲面的低損傷加工，具有幾乎不產生表面及亞表面損傷的特點，因而常常被應用于加工精度要求很高的超精密領域內。為更好的提高加工效率、獲得更好的表面質量，目前衍生出了幾種新型的磁流變加工方式。接下來，小編將為大家進行集中的介紹。

磁流變拋光原理圖（圖源：文獻1）

磁流變拋光的去除原理

磁流變拋光技術主要包括磁場發生裝置、磁流變拋光液和磁流變拋光工藝三大部分。磁流變拋光液是將拋光磨粒加入磁流變液中混合制成。在毫秒內，磁流變拋光液從牛頓流體向賓漢流體轉變，同時轉變過程具有可逆性。在無磁場條件下，顆粒分散在載液中；在磁場的作用下，磁性顆粒沿磁感線方向排列形成網狀鏈，同時磁性粒子作用于拋光磨粒。加磁后，拋光液形成多條磁鏈，磁鏈之間形成網狀結構。磁場發生裝置產生磁場區域，覆蓋樣件加工面。在磁場發生裝置的有效磁場區域內，拋光液形成磁鏈拋光刷，工件與磁流變拋光液切向作用，磁鏈與工件充分接觸，同時工件與磁流變拋光液做相對摩擦運動，從而達到拋光效果。

加磁后磁流變拋光作用機理（圖源：文獻2）

新型磁流變拋光加工方式

1、化學輔助磁流變拋光技術

原理圖（圖源：文獻3）

化學輔助磁流變拋光是一種結合了化學機械拋光和磁流變拋光技術優點的新型高精度表面處理技術，其主要是通過控制加工參數改變磁流變液特性對材料進行確定性的高精度和高光潔度的表面光整加工，并且不會產生亞表面損傷。磁流變液中的化學環境可使材料表面產生有利于拋光去除過程的化學反應，提高了材料去除效率。磁流變流體也可以根據工件表面形貌和材料特性自適應地調整自身形狀，因此可適應不同的加工要求和工件形狀。

李伊倫等提出基于二氧化硅包覆四氧化三鐵（Fe₃O₄@SiO₂）殼核結構磁性復合磨粒的化學輔助磁流變拋光工藝，并進行6061鋁合金平面材料的單因素拋光試驗。結果表明，當主軸轉速為600r/min、拋光間隙為3mm、進給速度為80mm/min、拋光時間為40min是最優參數組，在此參數下拋光6061鋁合金，獲得了Ra=0.02μm的超光整表面。對比同參數下傳統磁流變拋光后的鋁合金表面，因磨粒分布不均導致的表面細小劃痕得到改善。

2、磁流變電解復合拋光技術

鈦合金人工關節假體的磁流變電解復合拋光加工原理（圖源：文獻4）

磁流變電解復合拋光是一種結合電解拋光和磁流變拋光的新型表面處理方法。工件端通過碳刷與直流電源正極形成穩定連接，拋光裝置的刀柄連接至電源負極，電解液經由軟管輸送至加工區域，在通電后，依靠電解液的導電性實現電路通路。陽極加工區域的鈦基體在強氧化性電解質的促進下，發生氧化反應生成鈍化層，而鈍化層被磨粒機械去除，使其下的鈦基體繼續暴露在電解液中，實現“鈍化層生成”“磨粒去除”和“鈍化層再生成”的循環過程，避免了鈍化層生成導致的電解效率降低的問題，同時，流動的電解液將磨粒碎屑、破碎鈍化層等雜質帶離加工區域，提高了拋光過程的穩定性。

梁志強等針對鈦合金結構件高質高效拋光需求，提出了磁流變電解復合拋光新方法，實驗發現在加工電壓為0.1V時，鈦合金加工后表面粗糙度達到最小，而后隨著加工電壓的增大，加工區域表面粗糙度呈現增大趨勢；隨著加工間隙的增大，鈦合金拋光表面粗糙度呈現先減小后增大的趨勢；隨著拋光工具轉速增大，鈦合金加工后表面粗糙度先減小后增大。相比于單一的磁流變拋光，磁流變電解復合拋光鈦合金90min，可使表面粗糙度從初始323nm降低至15nm，加工效率提高了62.5%。

3、振動輔助磁流變拋光技術

原理圖（圖源：文獻5）

振動輔助磁流變拋光是將振動輔助加工方法與磁流變拋光方法相結合，通過振動場、磁場和流場之間的耦合作用來提高磁流變的拋光效果。二維振動輔助裝置通過夾具帶動工件和進行非諧振運動，從而提高磁流變拋光液中懸浮顆粒的分散程度，增加了工件和磨料之間的相對運動，提高了磨料運動軌跡的復雜程度，進而提高磁流變拋光的拋光力和材料去除率。

Jiang等人探究了有無超聲振動對磁性復合液拋光的能耗影響，估算了黃銅H62加工過程中超聲振動對拋光耗能和表面粗糙度的影響，實驗結果表明，超聲振動的引入將節能率提高至91.72%，表面粗糙度降低到0.01μm，驗證了超聲振動輔助磁性復合液拋光方法對黃銅進行綠色制造的可行性。

4、磁流變射流拋光技術

流體和工件之間的作用區域劃分（圖源：文獻6）

磁流變射流拋光技術是一種結合射流拋光和磁流變拋光特點的超精密加工方法，它主要是通過在噴嘴出口處施加磁場，使磁流變液產生磁流變效應，流體粘度瞬時增加，從噴嘴噴出的磁流變液在運動過程中高度準直且穩定，直到撞擊工件表面。作為一種非接觸式的柔性拋光技術，磁流變射流拋光技術能夠在工件表面產生確定性的拋光點，而其加工表面的材料去除率和表面粗糙度都和射流束速度呈正比關系，因此需要根據所需的表面加工精度選取合適的射流速度。

5、超聲輔助磁流變拋光技術

超聲輔助磁流變加工原理圖（圖源：文獻7）

超聲輔助磁流變拋光技術是利用磁流變拋光液在毛刷上形成磁刷，將超聲振動作為外加的振動源，給工件表面施加一定的壓力，增大拋光的總壓力，從而實現工件表面高質量、高效率拋光的方法。毛刷在電磁鐵勵磁環境下被磁化，使磁流變拋光液在其表面形成磁刷，在主軸與滾筒的相互轉動下，磁刷與被加工工件表面發生復雜相對運動，以實現材料的剪切去除；拋光主軸在超聲振動系統的輔助下產生軸向正弦波超聲振動，使主軸帶動毛刷在磁流變拋光液中產生高頻超聲振動，迫使著磁流變拋光液中的拋光磨粒不斷撞擊被加工工件表面，在磁刷研磨與振動/旋轉控制的共同作用下，實現對工件的拋光。雖然超聲輔助磁流變拋光技術使小加工范圍內材料分布更加集中，達到更高的加工效率，但是加工的表面質量并沒有明顯改善甚至還略有下降。

參考文獻：

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