用于圆柱滚子柱面研磨加工磁力研磨盘的设计

摘要

圆柱滚子是轴承的重要组件，随着对设备性能要求的不断提高，对圆柱滚子的尺寸精度及尺寸一致性要求也越来越高。为了提高圆柱滚子柱面加工精度，保证其尺寸的一致性，针对滚子柱面加工的双盘直槽研磨加工方法，设计了新型结构的电永磁研磨盘及电磁研磨盘，并将两者应用于圆柱滚子柱面研磨加工领域。 本文介绍了双盘直槽研磨加工方法的原理，通过分析指出了此方法现存的不足，并提出了整体的改进方法。文章对电磁学的发展及磁力吸盘的发展、应用范围、特点做了简要介绍。对有限元方法的原理、特点及有限元仿真软件 ANSYS Maxwell的应用范围、工作原理做了相关介绍，为后面的深入研究奠定了基础。 以普通结构的磁力吸盘为基础，对其结构进行研究及改进，设计出了适用于双盘直槽研磨加工方法的电永磁及电磁研磨盘的具体结构，并完成了两种研磨盘体各结构尺寸的确定、材料的选型及电路、盘座等零件的结构设计。对电永磁及电磁研磨盘的设计结果在两种状态下的磁路分布、滚子所受竖直方向磁吸力等方面均进行了原理分析，确定了竖直方向磁吸力与两研磨盘摩擦系数的关系，并在理论上初步验证了两研磨盘设计的可行性。 在此基础上应用ANSYS Maxwell电磁场仿真软件，对上述设计结果及理论结果进行仿真分析及验证。仿真分析结果表明：设计的电永磁及电磁研磨盘均能产生周向不变、径向成周期性变化的磁场，且在工作状态下能保证被加工滚子受到足够且较为稳定的竖直方向磁吸力，满足改进双盘直槽研磨加工方法的最初设计需求。通过具体实例及受力分析，验证了设计的电永磁及电磁研磨盘均能够使双盘直槽研磨加工方法中两盘材料得到解耦，保证圆柱滚子柱面加工精度。 应用正交试验方法，以滚子所受磁吸力均值大小及磁吸力相对波动大小为试验指标，对电永磁及电磁研磨盘各结构的尺寸参数在一定条件下进行了仿真优化试验，确定了电永磁及电磁研磨盘各结构的优化尺寸，以达到节约制造成本、获得最优滚子加工效果的目的。

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