基于不同旋转磁场发生器的磁性珩磨头设计及对比试验研究

摘要

不锈钢管由于具有强度高、耐腐蚀性强和耐热性好等优点，被广泛地用作石油、化工、医疗、食品、轻工和机械仪器与仪表等工业输送管道或机械结构部件。然而，在不锈钢管的实际生产过程中往往要经过高温固溶处理，这就使得在不锈钢管的表面极易形成一层组织致密且坚硬，并且与基体结合牢固的氧化皮。正是由于氧化皮的存在，使得其在一些领域的应用受到限制，如何快速、有效地去除不锈钢管内表面的氧化皮，同时提高其内表面的质量，对提高不锈钢管的自身价值及拓宽其应用领域都具有重大的实际意义。
　　磁力珩磨技术是一项充分结合了磁技术与珩磨技术各自优点的内表面光整加工新方法。它巧妙地借助于磁场之间的相互作用力来驱动磁性珩磨头在不锈钢管内腔运动，既可克服传统加工对工件的运动要求以及珩磨中珩磨杆刚度受限等问题，同时又能较好地发挥磨削的效率高以及加工后的工件表面质量高等优点。尤其，对于那些由于结构的特殊性，在加工中难以运动的不锈钢管其内表面氧化皮的去除难题可得到有效的解决。此外，对于其它一般长圆形管状类零件的内表面加工，它也将是一种非常行之有效的加工新方式。
　　本文以解决由于结构的特殊性在加工过程中难以运动的不锈钢管内表面氧化皮的去除难题为研究目的。在前期研究的基础之上，针对在以往研究及试验中采用电磁定子式旋转磁场发生器所出现的定子发热严重的问题:
　　1)提出采用另外一种形式的旋转磁场发生器（即永磁机械式）来驱动磁性珩磨头旋转，以解决电磁定子式定子发热严重所导致的单次连续加工时间受限的问题。
　　2)为了对比两者的实际加工效果，在原有设备的基础上，设计并搭建了基于永磁机械式旋转磁场发生器的磁力珩磨系统，并设计了与之配套的磁性珩磨头。
　　3)借助磁场有限元分析软件Ansoft，针对基于两种不同形式磁场发生器下的磁力珩磨系统分别进行了有限元建模与磁场分析，通过对分析结果与理论计算值的比较，验证了磁力珩磨加工的可行性。
　　4)围绕两种不同形式磁场发生器下的磁力珩磨系统分别进行了磁力珩磨加工试验，并针对三种不同材料的珩磨油石，在两种不同转速以及是否有冷却液等部分加工工艺参数进行了探索。
　　试验结果显示:采用永磁机械式旋转磁场发生器下的磁力珩磨系统，能够很好地避免电磁定子式发热严重所导致的单次连续加工受限的问题，且由于其永磁磁极的位置径向可调，不仅可适用于一定范围内不同直径工件的加工，而且工件在加工前后进行装卸时的操作性也更好。

目录

声明

摘要

本论文所用主要符号说明

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 选题目的及意义

1．3 课题研究背景

1．4 文献综述

1．4．1 珩磨工艺概述

1．4．2 磁力磨削技术简介

1．4．3 磁力珩磨加工的影响因素

1．5 主 要研究内容及思路

第二章 磁力珩磨系统平台搭建

2．1 整体方案

2．2 旋转磁场发生器

2．2．1 电磁定子式

2．2．2 永磁机械式

2．3 轴向进给装置

2．3．1 滚珠丝杠的设计

2．3．2 T型丝杠螺母

2．3．3 导轨的设计

2．3．4 轴向进给电机的选择

2．4 变频器的选择与调试

2．4．1 变频器的选择

2．4．2 变频器的调试

第三章 磁性珩磨头设计与分析

3．1 常用珩磨头的构造

3．2 磁性珩磨头设计

3．2．1 永磁磁极的设计

3．2．2 45钢辅助磁路设计

3．2．3 铝壳导向架的设计

3．2．4 磁性珩磨头的装配

3．3 磁力珩磨油石的选择

3．3．1 油石的磨料

3．3．2 磨料的粒度

3．3．3 油石的硬度

3．3．4 油石的结合剂

3．3．5 珩磨条的尺寸及数量

3．3．6 油石的胶合方法

3．4 磁性珩磨头有限元分析

3．4．1 磁场有限元分析方法

3．4．2 永磁机械式

3．4．3 电磁定子式

3．5 最终制作及装配

第四章 磁力珩磨加工对比试验

4．1 试验目的

4．2 设备安装及调试

4．3 试验加工参数的选择

4．3．1 珩磨头的旋转和往复运动速度

4．3．2 珩磨速比

4．3．3 珩磨的余量

4．3．4 珩磨的切削压力

4．3．5 油石的横向进给量

4．3．6 珩磨用的冷却液

4．4 试验方案

4．5 试验数据采集与处理

4．5．1 试验数据采集

4．5．2 试验数据处理

4．6 试验结果与分析

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文