基于自由曲面磁性研磨永磁磁极头开发与实验研究

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光整加工是机械零件加工的最后一道工序,其加工的质量直接影响着产品的使用性能和使用寿命。尽管机械工业目前已经实现了高度的自动化,但复杂曲面的光整加工却仍然停留在手工加工的方式上,不仅劳动强度大,而且产品质量差,加工效率低。磁性研磨光整加工技术以其良好的柔性、自适应性、自锐性等突出的加工优点,在曲面光整加工方面表现出了巨大的优势。为了提高磁性研磨光整加工的加工质量和加工效率,增强磁性研磨光整加工的实用性,解决复杂曲面光整加工自动化这一难题,本文在阅读大量文献的基础上,通过理论分析和大量的设计、实验,对磁性研磨光整加工技术和曲面光整加工自动化技术进行了深入的研究和探索。 本文在了解永磁材料基本知识的基础上,把强永磁材料钕铁硼应用到了磁性研磨光整加工中,设计出了五种永磁磁极头——镶嵌型磁极头、开路曲面磁极头、开路平面磁极头、闭路曲面磁极头、闭路平面磁极头,分别用于加工不同材料的曲面和平面。作为磁性研磨磨具来说,这些磁极头不仅解决了电磁磁极头存在的问题,而且具有结构简单、体积小、重量轻、贮存的磁能高、不需要电源以及根据需要随时可换等优点。 本文通过大量的实验对各种磁极头的性能进行了测试,尤其是镶嵌型磁极头和开路曲面磁极头加工曲面的情况。通过实验一方面了解它们的加工性能和存在的缺点;另一方面也确定了影响太原理工大学硕士学位论文曲面磁性研磨光整加工效果的因素,并通过理论分析对它们进行了深入的研究,为磁性研磨光整加工技术在曲面加工中的应用提供理论基础。同时实验结果也表明:在加工导磁材料时,开路曲面磁极头的加工效果最好,适应性最强;镶嵌型磁极头由于在磁极上存在着“磁场较弱区”和“磁场极弱区”,加工效果不理想,有待进一步改进;加工平面的两种磁极头也可以对工件表面进行有效的研磨加工。 本论文所有的实验都是在数控机床上完成的。由于上述几种磁极头都可以方便地与数控机床主轴相连接,并按照预先编好的数控程序运动,即可对工件表面进行研磨加工,实现了磁性研磨光整加工的自动化。这为实现磁性研磨光整加工在自由曲面加工中的全面自动化奠定了基础。
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