磁性磨料作为磁性磨粒光整加工技术的磨具,其性能直接影响零件的加工质量、效率及成本,但由于目前的制备工艺难以实现批量制备高性能、低成本的磁性磨料,所以极大地制约了该技术的工业应用。近年来,不少学者采用机械混合法制备了非固结磁性磨料,取得了很好的加工效果。非固结磨料具有许多优点,如制备工艺简单,成本低,磁场作用下形成的“磁刷”刚性较低,能抛光复杂表面等。但目前该方法制备出的磨料存在以下两方面问题:一方面,由于铁磁相、磨粒相与结合剂之间难以形成良好的粘结,在加工过程中,磨粒相易于飞散,影响对工件表面的加工质量和加工效率;另一方面,铁磁相与磨粒相粉末容易在结合剂中发生自身团聚而难以均匀分散,会对工件表面产生划伤等副作用,影响磁性磨料的加工均匀性。针对上述问题,本文提出采用偶联剂对铁磁相和磨粒相表面化学改性,来改善二者在结合剂聚乙烯醇中的相容性和分散稳定性,之后再将改性粉末与聚乙烯醇机械混合均匀来制备非固结磁性磨料。本文主要对偶联剂改性过程中的一些工艺参数进行了实验研究,并对制备的磨料的性能指标进行分析测试。本文的主要研究内容如下:1.分析了非固结磁性磨料光整加工平面原理和材料去除机理,叙述了非固结磁性磨料的组成及性能要求,介绍了加工介质研磨液的分类及作用,重点对单个研磨粒子进行受力分析,得出工件对研磨粒子的法向压力Fpn和铁磁相与磨粒相的粒径比A有关,并推导出A的理论范围。2.制定了非固结磁性磨料的制备工艺流程,以活化指数为表征手段,通过单因素实验研究了改性过程中偶联剂种类、用量、反应温度、反应时间对改性效果的影响。结果表明:在相同实验条件下,钛酸酯偶联剂NDZ-101对还原铁粉和白刚玉的改性效果较好,改性后粉体活化指数较高,疏水性较强,且综合考虑改性效果与经济性,选取最佳用量为3%,最佳反应温度为70℃,反应时间为40min。3.通过磁回路测量装置,测量了非固结磁性磨料的饱和磁感应强度,评价其导磁性能,找出了磁感应强度B达到饱和时磁场强度H和电流I的大小。然后建立现有磁回路装置的三维模型,将非固结磁性磨料简化为球形,采用Maxwell软件对不同电流值下磨料的磁感应强度进行仿真,结果表明实测结果与仿真结果基本一致,测量准确性较高。此外,以SUS304不锈钢板为工件,研究其使用寿命,结果表明:非固结磁性磨料对初始粗糙度Ra为0.4μm左右的304不锈钢板研磨加工,使用寿命较高,大约为36min。4.以加工平板工件为例,检测了非固结磁性磨料的研磨加工性能。通过实验分别探究了偶联剂种类、铁磁相与磨粒相粒径比、研磨液种类及配比、材料性质对表面粗糙度和表面形貌的影响规律。结果表明:非固结磁性磨料加工性能优良,加工后工件表面质量高,达到镜面效果。