回转表面磁性磨具光整加工的可调磁场装置研制及实验验证

摘要

磁性磨具光整加工作为一种重要的表面光整加工技术，具有磨削能力强、自锐性好、适应性好、温升小，无变质层等优点，对一些复杂零件的加工有着广泛的用途。磁性磨具光整加工中，影响加工效果的主要因素之一是磁场力。而磁场力的大小与磁场发生装置有着密切的联系。当前可作为磁源的有电磁铁和永磁体两种。电磁铁优点在于调节电流实现磁场的连续可调。但是其体积一般比较大，容易发热，难实现磁极旋转。随着新一代钕铁硼永磁材料的发展，永磁体可兼顾体积小和强磁场，结构简单，易实现旋转。为此提出将永磁体作为磁源，进行了磁场发生装置的研制和实验研究，主要内容如下：
　　1.综述了光整加工技术及内孔表面光整加工技术的研究与发展，提出了本文研究的内容：回转面磁性磨具光整加工可调磁场装置的设计与实验研究。
　　2.对磁性磨具光整加工内孔时的磁性磨具进行受力分析，得出了影响磁性磨具光整加工的主要因素。采用永磁体作为磁场发生装置的磁源，进行了可调磁场装置的设计，确定了永磁体和保护套的尺寸。
　　3.建立了可调磁场发生装置的几何模型，将粘弹性磁性磨具简化成圆球颗粒，基于 Maxwell软件进行了不同的磁极个数、不同的磁极布置角度等情况下的颗粒的磁感应强度和受力模拟。结果表明：在两个60°磁极 N-S布置下，磁极布置角度为90°时颗粒的受力最大且颗粒磁感应强度也最强。
　　4.采用了 HAD-F-30多维高精度数字化测磁系统，对不同的磁极个数、不同的磁极布置角度等条件下的磁场进行测试。测试结果与模拟基本一致。
　　5.制备了一种粘弹性磁性磨具对铝合金管内圆表面进行了不同角度大小的磁极、不同的磁极个数和不同磁极布置角度条件下的加工实验研究。通过实验得出，在两个60°磁极的N-S布置下，磁极布置角度为90°时，加工效果要好，铝合金管的表面粗糙度值Ra和Rz值分别从0.911μm和5.111μm降到0.126μm和1.065μm，下降百分比达86.16％和79.16%。在四个60°磁极N-N-S-S布置时，铝合金管的表面粗糙度值Ra和Rz值分别从1.187μm和6.313μm降到0.035μm和0.441μm，下降百分比达97%和93%，加工效果最好。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 回转表面光整加工技术研究现状

1.3 磁性磨具光整加工技术国内外发展现状

1.4 课题研究背景及主要内容

1.5 本章小结

第二章 回转表面磁性磨具光整加工中磨具受力分析及磁场发生装置设计

2.1 加工过程中磨具受力分析

2.2 影响磁性磨具光整加工因素

2.3 可调磁场发生装置设计

2.4 磁极设计

2.5 磁极保护套尺寸确定

2.6 本章小结

第三章 磁场强度数值模拟及测试分析

3.1 磁场模拟

3.2磁场强度测试

3.3 本章小结

第四章 粘弹性磁性磨具制备及其光整加工实验研究

4.1 粘弹性磁性磨具制备及其性能

4.2 磁性磨具光整加工的实验设备、试件和方案设计

4.3 实验结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术成果

攻读硕士学位期间参与的科研项目