기존 의료용 티타늄 합금 골접합 나사의 복잡한 구조, 크기 불균일, 표면 버(burr) 다수 등 연마 어려움을 해결하기 위해 새로운 연마 방법인 롤러형 초음파-마그네토래올로지 복합 연마를 제안하였으며, 자체적으로 롤러형 초음파-마그네토래올로지 복합 연마 장치를 설계하였다. 본 장치는 삼자극 자극 구조의 전자석 자극 방식을 채용하였으며, 이 자극 장치의 구조 치수와 코일 매개변수를 이론 계산 및 Maxwell 시뮬레이션 분석을 통해 결정하였다. 롤러형 초음파-마그네토래올로지 복합 연마 실험 플랫폼을 구축하고, 자극 전류 단일 인자 연마 실험을 수행하였으며, 연마 장치 내 마그네토래올로지 액체의 자기 유도 강도를 측정하여 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 전자석 자극 장치 N극 폭이 35 mm, 코일 권수 1,080회, 와이어 직경 1.25 mm일 때 코일에 인가할 수 있는 최대 전류는 5 A이며, 연마 영역에 우수한 자기 회로 특성이 형성되어 자기장 분포가 마그네토래올로지 연마 구역과 연마 입자 갱신 구역을 형성하며, 마그네토래올로지 연마 구역 자기 유도 강도가 최대 0.57 T에 달한다. 롤러 내 연마 영역 마그네토래올로지 액체 자기 유도 강도 측정값은 시뮬레이션 값보다 낮다. 연마 전후 공작물 표면 조도 변화율은 자극 전류가 증가함에 따라 먼저 증가하다가 감소하며, 전류가 4 A일 때 표면 조도는 1.39 μm에서 0.435 μm로 감소하여 표면 조도 변화율이 최대 68.7 %에 도달하였다. 삼자극 자극 구조 전자석 자극 장치의 자기 유도 강도는 연마 시 마그네토래올로지 액체에 대한 자기장 요구 사항을 충족하며, 효과적인 연마 영역이 크다.

마그네토래올로지 연마; 자극 장치; 초음파 진동; 골접합 나사; 유한 요소