磁力研磨加工永磁极设计及仿真研究

为进一步提高磁力研磨加工的表面质量和加工效率,基于平面磁力研磨装置,采用端面中心材料去除且开矩形槽的强永磁材料作为磁极,进行磁力研磨加工。利用ANSYS对磁极不同端面形状、开槽尺寸的磁力线分布和磁场强度分布进行模拟仿真,并通过磁力研磨加工试验验证设计磁极实际加工效果。结果表明:去除中心材料的磁极磁力线分布更加密集且增大了磁极中心处的磁场强度,从而提高研磨效率;通过仿真对比发现,当磁极中心去除材料半径与底面半径之比为1:3且开矩形槽深宽之比为1:1时研磨质量最佳。     

磁力光整加工平面磁极头设计及仿真

作为以提高表面质量的磁力光整加工技术,磁极的设计起着至关重要的作用.提出将永磁极设计为锥形以取代笨重的电磁极,仿真了磁极有无锥度的磁场强度分布,发现有锥度磁极的磁场分布较集中,可增加资源利用率且锥度为1∶0.6时磁场分布较强.分析了开槽能够改善磁场梯度分布,且开矩形槽和槽深宽之比为1∶1时产生的磁场效果最佳.并采用试验验证,磁极有锥度后工件表面质量改善效果要比无锥度磁极好.     

磁力光整加工永磁极结构参数设计及仿真

在磁力研磨加工中,磁极结构形状和参数是影响其加工效率的主要因素之一。本文以XK7136C数控铣床为加工平台,将主轴头头部更换为永磁研磨磁极,对磁极结构形状和参数进行研究。设计符合加工使用的两种不同形状的磁极,利用Ansys仿真软件对其磁场进行有限元分析。通过仿真分析及试验验证发现,两种不同形状的磁极与普通磁极相比都能提高磁力光整加工的效率,同时开槽后的锥形磁极比球形磁极的端面在磁力线分布上更加密集,聚磁能力更好。试验研究发现,镍基高温合金Inconel 718的表面粗糙度在21分钟内由Ra0.502μm下降到Ra0.059μm,表面显微硬度和残余应力也有所改善,设计的磁极结构参数更有利于磁力光整加工。     

磁极开槽情况对磁力研磨的影响

通过ANSOFT软件仿真和实验的方法,研究在磁极头表面加工出矩形槽、60°V型槽、圆环槽和分布圆孔4种不同槽型时对磁力研磨后工件表面粗糙度的影响。采用ANSOFT软件仿真磁极头表面加工出不同槽型时,工件表面的感应磁场强度分布。仿真结果表明:在磁极头表面加工出矩形槽时,工件表面感应磁场周向梯度最明显。实验结果表明,在磁极头表面加工出矩形槽时,工件表面粗糙度改善率最高为32.95%。对比不开槽和加工出矩形槽两种磁极头形式下的磁力研磨加工结果,得出采用矩形槽开槽形式时,磁力研磨的加工效率有所提升。     

磁力光整加工铝镁合金永磁极研究

以主轴改造后的XK7136C数控铣床为平台,以AZ31系镁合金与7075-T651铝合金为研究对象,通过理论计算与磁场仿真,设计出适用于加工铝镁合金结构材料平面的强永磁材料磁极,并采用雾化快凝球形磁性磨粒进行试验,以验证该种光整加工方法的可行性及球形磨粒性能。使用“米字槽”与“田字槽”两种磁极分别对两种材料进行研磨实验。实验结果表明：两种端面开槽方式均可防止磨料的局部堆积,保证磨料的流动性,并使端面磁通密度增大,磁场强度梯度增大,提高研磨效率。两种磁极所研磨表面粗糙度分别为0.126 μm和0.148 μm,端面拥有更大磁通密度的“田字槽”磁极前期研磨效率更佳。     

磁力研磨75°梯形开槽永磁极研究

在磁力光整加工中,永磁极研磨面的开槽形状是影响光整质量的重要因素之一。以30°为开槽角度跨度,以牌号为N35的钕铁硼材料为永磁极主体,结合多种几何形状开槽来模拟仿真磁场强度与留存几何面棱角角度之间的关系,分析得出磁场强度值随开槽后留存几何面棱角角度的减小而增大,在棱边集中的尖角处取得最大值,以及磁场强度值越高其对应面积越小。在此结论下,设计出75°梯形开槽永磁极,其理论磁场强度达到1.2～1.4 T。相同参数下,对比目前90°矩形开槽磁极进行表磁测试及研磨S31603不锈钢板试验,结果表明:75°梯形开槽磁极表磁强度相对提高0.2～0.3 T,达到1.298 1 T,研磨效率相对提高约20%。     

磁力研磨加工新型磁极外罩仿真与试验

为解决永磁体磁极磨料卸载不干净和费时耗力的问题,设计了一种新型的铜制磁极外罩,利用铜的顺磁特性,当磁极外罩与磁极分离时磨料因退磁而自动下落。使用ANSYS软件进行仿真,发现外罩的存在几乎不会对工件表面磁场强度产生影响,同时使磁极装置外围的磁场强度大幅度的降低。试验研究发现,磁极外罩对原有的研磨性能不会产生负面影响。在加工过程中,部分磨料因离心力聚集到磁极外围,磁极外罩可以减少磨料在磁极外围的吸附,使更多的磨料参与切削,在研磨加工中获得较好的表面加工质量。     

数字化磁粒光整加工技术的数值模拟

利用有限元的方法模拟了磁极不同开槽方式和开槽尺寸对磁粒研磨加工工艺的影响，得到了磁极表面在开不同形状型槽的情况下，加工区域中的磁位分布、磁场强度分布以及磁粒和工件表面的受力分布。结果表明，在磁极表面开矩形槽，而且型槽的齿与槽的宽度之比为l：l时，比磁极表面不开槽、开V型槽、漏斗型槽以及其它尺寸的矩形槽更有利于提高加工的效率和加工的质量。同时对模拟的结果进行了实验验证，实验结果和模拟的结果非常吻合。     

磁力研磨调质45钢的工艺参数和表面形貌研究

开展磁力研磨加工方法对调质45钢的加工能力以及最优工艺参数的研究。实验采用SiC磨料和铸钢粉的混合物作为磁性磨料,钕铁硼永磁铁做磁极,利用正交试验方法从研磨液类型、磨料粒度、磨料比重、加工间隙和磁场强度5个因素分别4个水平进行实验设计,通过比较加工前后工件被加工区域表面粗糙度改善率(%ΔRa)进行磁力研磨工艺参数的优化。实验结果表明,磁力研磨加工调质45钢的优化后工艺参数为:油酸研磨液、360# SiC磨料、磨料比重30%、加工间隙1 mm、0.359~0.133T(?30 mm×20 mm永磁铁);经磁力研磨光整加工后,工件表面粗糙度由初始的1.941μm降至1.053μm;磁力研磨加工后工件表面的加工纹理得到有效降低。     

磁力研磨外圆面的磁极设置及工艺参数优化

对磁力研磨Q345外圆面的磁极设置形式和工艺参数进行研究。采用控制变量法研究四种磁极设置形式(N、NS180、N-S90和N-S-N)对磁力研磨后工件表面质量的影响;应用正交实验方法进行四因素(加工间隙、工件转速、磨料比重和磨料粒度)三水平的正交实验组设计;分析对比不同实验条件下得到工件表面粗糙度改善率(%ΔSa)和表面形貌,确定较优的磁极设置形式和主要工艺参数组合。从实验结果中得出:磁力研磨外圆面的较优磁极设置形式为N-S-N型;优化的工艺参数组合为:加工间隙1mm、工件转速830r/min、SiC占磁性磨料总比重40%和SiC磨料粒度240#;磁力研磨加工后的工件表面尖峰与凹谷的最大高度差Sz从10.944μm降至3.441μm,有明显降低。     

磁力研磨法加工弯管内表面的工艺参数优化

利用磁力研磨法,使安装在六自由度机械手的磁力研磨装置带动弯管内部的磁粒刷沿弯管中心轴线往复运动,同时磁力研磨装置旋转,解决空间弯管内表面研磨加工的技术难题。选取了影响磁力研磨工艺抛光弯管内表面的主要工艺参数（磁极转速、加工间隙、磁性磨粒粒径、轴向进给速度）并应用正交试验设计法对钛合金弯管内表面进行了研磨试验,结合试验数据对工艺参数进行了分析和优化。通过对比钛合金弯管内表面研磨前后的表面粗糙度及形貌变化,验证了采用磁力研磨工艺对弯管内表面进行光整加工的可行性和可靠性。     

磁性和非磁性材料微小沟槽表面的磁力研磨光整加工

以45钢和不锈钢SUS304为研究对象,研究采用磁力研磨法对磁性和非磁性工件的微小沟槽表面的光整加工。通过理论分析,解析磁力研磨的加工机理。分别采用径向充磁和轴向充磁圆盘环形永磁铁作为磁极,结合Ansys磁场模拟分析与磁力研磨实验,探讨不同材质工件微小沟槽表面的光整加工工艺。实验结果表明:对于45钢微小沟槽表面的光整加工,不能选用圆盘环形轴向充磁磁极,应该选用圆盘环形径向充磁磁极,研磨加工后沟槽底面的表面质量要好于侧面;对于不锈钢SUS304微小沟槽表面的光整加工,选用圆盘环形轴向充磁磁极更适合,加工后底面和侧面都能获得较好的表面质量,加工效率较高。     

磁力研磨技术

磁力研磨是一种微细特种加工方法,在此介绍了磁力研磨加工的原理及特点,对磁性磨料的制备技术及要点作了简述,并对磁场场强、场强梯度、磁极分布等研磨参数以及工件与磨粒相对运动方式对研磨质量的影响进行了讨论,同时报告了国内外磁力研磨技术研究及工业应用的现状。     

磁力研磨技术

磁力研磨是一种微细特种加工方法。在此介绍了磁力研磨加工的原理及特点,对磁性磨料的制备技术及要点作了简述,并对磁场场强、场强梯度、磁极分布等研磨参数以及工件与磨粒相对运动方式对研磨质量的影响进行了讨论,同时报告了国内外磁力研磨技术研究及工业应用的现状。     

磁极表面开槽对磁力研磨加工影响的数值分析

利用有限差分的方法对磁极开槽情况下磁力研磨加工区域中的磁场分布进行了数值分析，提出了一种等磁位线的计算绘制算法，得到了加工区域磁场分布的等磁位线图。结果表明，在磁极表面开槽，可以有效地改变加工区域磁场的分布，将均匀磁场改变成非均匀磁场，增加磁场梯度，从而提高加工效率。     

内圆磁力研磨新工艺的试验研究

这里介绍一种机械加工新工艺──利用永久磁铁及磁性磨料对难加工材料不锈钢工件内表面进行研磨。用正交试验法试验了磨料粒度、工件转速、磁极间隙等参数对磁力研磨效果的影响。     

磁力研磨加工表面粗糙度特性研究

针对大型模具曲面光整加工问题.探讨采用磁力研磨加工模具曲面的工艺.根据磁力研磨加工原理,基于数控铣床研制了磁力研磨实验装置,对平面和凹面的磁力研磨加工进行了实验研究.采用工具旋转的磁力研磨加工方式,磁性磨料受到磁场约束力和离心力的作用,成为影响加工过程正反两方面的因素.经过对磁力研磨加工过程中加工区域的磁感应强度、加工间隙、磁极工具转速及加工次数等参数对工件表面粗糙度影响的研究,得到了平面与凹面的磁力研磨加工过程优化参数.     

磁研磨装置设计中的磁力线分析

磁研磨是利用磁力的作用进行表面抛光处理的新方法.磁力线的分布情况,严重影响着加工效率.为此,在设计磁研磨装置时,利用计算机软件模拟工作条件,掌握磁力线的方向及强弱变化,及时调整设计结构,可以最大限度地利用磁力,提高工作效率.从磁研磨的加工原理出发,分析了影响加工效率的诸因素,提出一些解决办法.     

不锈钢内外圆磁力研磨的试验研究

本文介绍一种机械加工新工艺──利用永久磁铁及磁性磨料对难加工材料不锈钢工件内外表面进行研磨。用正变试验法试验了磨料粒度、工件转速、磁极间隙等参数对磁力研磨效果的影响。     

磁力研磨头形状对研磨效果的影响

磁力研磨是利用磁性磨料和磁场作用进行研磨加工的一种研抛技术．讨论了不同研磨头形状对磁力研磨的影响以及研磨头设计的要点．在五自由度并联机床上利用不同形状磨头对自由曲面的模具进行了磁力研磨试验．开槽研磨头比不开槽研磨头的研磨效果要好得多．实验分析了利用球型磨头对工件磁力研磨时,磁场强度、研磨间隙、研磨时间等因素对自由曲面模具表面研磨质量的影响．利用五自由度并联机床不仅可以去除自由曲面模具表面的切削残留痕迹,降低模具的表面粗糙度,还可解决传统手工研磨方式所引起的工件研磨质量不一致的缺陷。