研磨是一种常用的光整加工工艺，为了满足工业领域对零件光整加工的表面质量提出的越来越高的要求，多年来不断地进步和更新，为此诞生了多种光整加工技术，如机械研磨、超声波抛光、化学抛光等光整加工技术。

近年来，在制造加工领域中利用磁场进行研磨的加工方法引起了人们的极大兴趣，例如将磁场应用于研磨加工中的磁力研磨加工技术。相较于传统的机械研磨，磁力研磨加工工艺具有许多不可替代的优点，如适用范围广、研磨升温小、加工质量高、研磨压力可控等，因而在机械制造领域的应用日益广泛。

磁场能对放入其中的磁性物质有磁力作用

到底人们是如何利用“磁场”实现辅助加工，其中使用的磨料又有何特点及优势，今天这篇文章就来一起了解一下。

一、关于“磁力研磨”

磁力研磨（Magnetic Abrasive Finishing，简称MAF）加工技术是光整加工的新工艺、新技术。它是利用作用于磨具和工件之间的外加磁场力吸引磁性磨粒，形成“柔性磁刷”，以改善工件表面质量，目前已被广泛地应用于机械、模具、汽车、轴承、半导体和航空等制造行业。

磁性磨料依附于半球形磁铁上就像一把小毛刷

特点：

与传统的研磨、抛光工艺相比，磁力研磨由于磨料“磁刷”是柔性的，因此它的形状在加工过程中能够随工件形状变化而变化，因而具有很好的自适应性，同时，在研磨过程中，磨料相对工件表面滑动的同时出现滚动，磁性磨料之间不断更换位置，因此不存在磨料堵塞或钝化现象，自锐性极好。此外，磁性磨料研磨还具有切削深度小、适用范围广、磨削效率高等优点

分类：

磁性磨料研磨技术按照磁场产生形式的不同可以分为恒定磁场下的研磨和交变磁场下的研磨，其中恒定磁场又分为永磁体产生的磁场和直流励磁线圈产生的磁场。永磁体产生的恒定磁场，其结构简单，体积小，但存在磨料取出和放入不方便的缺点；而向励磁线圈通直流电产生的恒定磁场，磁场强度便于调节，磨料放入和取出方便，但结构复杂。通过向励磁线圈通交变电流可产生交变旋转磁场，磁场强度易于调节，便于放入和取出磨料，工件和励磁组件均可固定，但转速不易控制，结构复杂。

磁性磨料研磨加工原理图

二、磁性磨料的组成

作为磨具的磁性磨料是磁性研磨加工的关键所在。查阅资料可知，磁性磨料是具有一定粒度大小的粒状颗粒增强金属基型复合材料，兼有磁化和磨削能力，平均粒径为150微米。单颗粒磁性磨料由基体、磨料和结合剂三部分组成，典型构成如图所示。

以金刚石为例，磁性磨粒的理想结构

磁性磨料的化学成分及其配比和结构是决定磁性磨料性能的关键因素。一般铁磁相和硬质相最佳配比为4:1，且用于研磨的磁性磨料各成分应满足以下要求：

1.基体

即铁磁相，是磁性磨料的磁载体。应能在磁场中很好地被磁化，并具有高导电性。它的维氏硬度一般为加工工件硬度的0.8~1倍。如铁、钴、镍、钢、铝镍合金、钡的铁素体、镁-钡合金等；

2.磨料

磨料是兼有磨削、研磨、抛光作用的一种粒状物质。它的维氏硬度应大于工件材料维氏硬度的1.2~1.5倍，具有一定的强度，且不与其它材料发生化学反应，如碳化硅、金刚石、氧化铝、碳化钛、碳化钨、氮化钛、碳化硼、TiB₂和CBN等；

3.结合剂

结合剂是将铁磁体和磨料以一定的强度和方式结合起来。在粘结磁性磨料中，结合剂（即粘结剂）应具有良好的耐高温、抗氧化、抗老化性能以及稳定的理化性能，且不影响铁磁体的导磁性能。粉末冶金磁性磨料中，结合剂应能改善基体和硬质相磨料的润湿性。

由磁性磨料的组成和性能要求可发现，能用于磁力研磨的磁性磨料种类很多。最简单的磁性磨料是满足一定性能要求的铁氧体（如Fe₃O₄）、铁磁金属以及铁合金粉末（如Fe-C、Fe-Al-C、Fe-Ti等），用于研磨软质合金、有色金属以及去除软的氧化薄膜。对于研磨耐磨材料，则需采用氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等硬质磨料与铁磁性粉末复合，其中主要是以下三个系列：

①氧化铝系列：加工材料为高碳钢，合金钢和轴承钢零件，不宜加工硅酸盐材料（如玻璃，陶瓷，混泥土，耐火材料等）；

②碳化物系列：其中SiC/Fe加工材料为铸铁，铜铝合金零件；

③金刚石系列：加工材料为硬脆或超硬脆材料，如硬质合金，陶瓷，玻璃和宝石等。

磁性磨料 SEM 图

左：SiC磁性磨料；右：金刚石磁性磨料

二、磁性磨料的制备

目前磁性磨料的制备方法有很多，分类的话主要可分为：1）传统的机械方法；2）化学方法；3）雾化快凝法；4）烧结法；5）粘结法。

其中，传统机械方法的效果较差，一般不实用；化学方法（包括自蔓延燃烧法、复合镀层法等）以及雾化快凝法存在控制难或成本高等问题；烧结法（包括热压烧结法、激光烧结法、电炉烧结法等）制备的磨料相与铁磁体相有很好的结合强度，耐用度高，使用寿命长，但激光烧结法的成本较高；粘结法则制备方法相对简单且加工成本低，但使用温度较高时很可能会影响使用寿命。

总之，磁性磨料的制备技术是磁性研磨加工的核心问题，它的发展可以加速并促进磁性研磨加工技术在实际生产中的推广应用。

资料来源：

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