CN103559976A

CN103559976A - 磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置及应用方法

Info

Publication number: CN103559976A
Application number: CN201310548376.1A
Authority: CN
Inventors: 杨胜强; 李文辉; 陈红玲; 曹明让; 李秀红; 李唯东; 郭瑾玉
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-02-05

Abstract

磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置及应用方法，属于机械零件表面光整加工技术领域，其特征在于本发明解决了磁场发生装置利用电磁源耗能高、利用永磁源加工间隙退磁难的问题。磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置，包括由钕铁硼N35制成的主磁体，主磁体的充磁方向水平向左，主磁体上方并列设有圆柱状的由铝镍钴LNG52制成的可逆磁体，可逆磁体的充磁方向为水平向左，可逆磁体外缠绕固定有线圈，线圈匝数为1000~5000匝，线圈的励磁电流为0~5A，可逆磁体和主磁体固定在左右两端设有的磁轭上，可逆磁体上方设有支撑在磁轭顶端的两个磁极头，左右两个磁极头相对布置。本发明结构巧妙、布置合理，特别适合应用在磁性磨粒光整加工中。

Description

磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置及应用方法

技术领域

本发明磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置及应用方法，属于机械零件表面光整加工技术领域，具体涉及一种磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置及应用方法的技术方案。

背景技术

磁性磨粒光整加工作为一种光整加工工艺，其加工原理是，在磁场作用下，填充在磁场中的磁性磨粒将沿着磁力线的方向排列起来，吸附在磁极上形成磁性磨粒刷，对被加工工件产生一定的作用力，在磁性磨粒与被加工工件的相对运动下，实现对工件表面的光整加工。磁性磨粒可随着加工表面的形状改变，具有自适应性，可加工复杂形状零件的槽缝边角等地方；加工区域温升小，工件加工质量好。磁性磨粒光整加工设备的核心部件是磁场发生装置，磁场发生装置主要包括电磁源装置与永磁源装置两种。电磁源可以产生较大的磁感应强度，而且磁感应强度大小可以通过电流大小控制，但长时间加工会产生涡流热，影响加工效果。永磁源结构简单、装置轻便，较电磁源更节能，但由于磁场的存在，磁性磨粒不易从磁场发生装置上分离，磁性磨粒更换不方便。

发明内容

本发明磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置及应用方法，目的是为了解决磁场发生装置利用电磁源加工耗能高、利用永磁源加工退磁难的问题，提供了一种电控永磁磁场发生装置及应用方法的技术方案。

本发明磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置，其特征在于该装置包括横截面为矩形的主磁体16、可逆磁体14、线圈15、磁轭12、左磁极头17和右磁极头13，主磁体16由钕铁硼N35制成，主磁体16的横截面长边和短边边长均为50~80mm，主磁体16的长度为38~100mm，主磁体16的充磁方向水平向左，主磁体16上方并列设有圆柱状的可逆磁体14，可逆磁体14由铝镍钴LNG52制成，其直径为40~60mm，长度为100~200mm，可逆磁体的充磁方向为水平向左，可逆磁体14外缠绕固定有线圈15，线圈15匝数为1000~5000匝，线圈15的励磁电流为0~5A，可逆磁体14和主磁体16固定在左右两端设有的磁轭12上，可逆磁体14上方设有支撑在磁轭12顶端的左磁极头17和右磁极头13，左磁极头17和右磁极头13相对布置，左磁极头17和右磁极头13之间的间隙为20~100mm，左磁极头17和右磁极头13相对的表面为内凹圆弧面，内凹圆弧面的直径为40~100mm，内凹弧面上开有1~2个水平沟槽和2~3个竖直沟槽。

上述磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置的应用方法，其特征在于是：首先将电控永磁磁场发生装置1固定在机身3上设有的振动平台4上，然后将被加工工件11夹在主轴及装夹装置2和顶尖装置5之间，由主轴及装夹装置2带动被加工工件11转动，保证被加工工件11位于左磁极头17和右磁极头13内凹圆弧面中心位置，且被加工工件11与左右两个磁极头内凹圆弧面之间的间隙为2~4mm，工件与左磁极头17和右磁极头13内凹圆弧面之间的间隙内填充有磁性磨粒10，线圈15连接到相应的电源，加工完毕后，线圈15通以正向电流，其产生的磁场方向与可逆磁体14的充磁方向相反，实现加工间隙退磁，一般情况下加工过程中线圈不通电，如果加工间隙内需要更强的磁场，则线圈可通入反向电流，增强加工间隙内的磁场，磁感应强度达到0.7T以上。

本发明一种磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置的有益效果如下：主磁体16的材料、尺寸和可逆磁体的材料、尺寸是在大量实验和计算仿真的基础上得出的，这种结构保证了磁性磨粒光整加工中加工间隙的磁感应强度达到0.7T以上，并且实现了磁性磨粒光整加工中加工间隙在加工完毕后其磁感应强度接近0T，基本实现完全退磁。电控永磁磁场发生装置的加工间隙的磁场主要依靠主磁体产生，相比利用电磁源的磁场发生装置，能耗更少。利用可逆磁体上设置的线圈，实现退磁，在加工间隙磁感应强度不够高的情况下还可以起到补充增强其磁感应强度的作用。利用并列布置的主磁体和可逆磁体以及相应的线圈、磁轭和磁极头，实现了降低磁场发生装置的能耗、并且方便了加工间隙的退磁。本发明结构巧妙、布置合理，特别适合应用在磁性磨粒光整加工中。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为本发明加工柱状工件时的工作状态结构示意图

图中：1-电控永磁磁场发生装置，2-主轴及装夹装置，3-机身，4-振动平台，5-顶尖装置，10-磁性磨粒，11-被加工工件，12-磁轭，13-右磁极头，14-可逆磁体，15-线圈，16-主磁体，17-左磁极头。

具体实施方式

实施方式1

磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置，包括横截面为矩形的主磁体16，主磁体16由钕铁硼（N35）制成，主磁体16的横截面长边和短边边长均为80mm，主磁体16的长度为100mm，主磁体16的充磁方向水平向左，主磁体16上方并列设有圆柱状的可逆磁体14，可逆磁体14由铝镍钴LNG52制成，其直径为60mm，长度为200mm，可逆磁体的充磁方向为水平向左，可逆磁体14外缠绕固定有线圈15，线圈15匝数为5000匝，线圈15的励磁电流为5A，可逆磁体14和主磁体16固定在左右两端设有的磁轭12上，可逆磁体14上方设有支撑在磁轭12顶端的左磁极头17和右磁极头13，左磁极头17和右磁极头13相对布置，左磁极头17和右磁极头13之间的间隙为100mm，左磁极头17和右磁极头13相对的表面为内凹圆弧面，内凹圆弧面的直径为100mm，内凹弧面上开有2个水平沟槽和3个竖直沟槽，具体实施过程中，电控永磁磁场发生装置1固定在机身3上设有的振动平台4上，被加工工件11装夹在主轴及装夹部件2与顶尖装置5之间，被加工工件11与左磁极头17和右磁极头13之间的间隙内装填有磁性磨粒10。

实施方式2

磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置，包括横截面为矩形的主磁体16，主磁体16由钕铁硼（N35）制成，主磁体16的横截面长边和短边边长均为50mm，主磁体16的长度为38mm，主磁体16的充磁方向水平向左，主磁体16上方并列设有圆柱状的可逆磁体14，可逆磁体14由铝镍钴LNG52制成，其直径为40mm，长度为100mm，可逆磁体的充磁方向为水平向左，可逆磁体14外缠绕固定有线圈15，线圈15匝数为1000匝，线圈15的励磁电流为5A，可逆磁体14和主磁体16固定在左右两端设有的磁轭12上，可逆磁体14上方设有支撑在磁轭12顶端的左磁极头17和右磁极头13，左磁极头17和右磁极头13相对布置，左磁极头17和右磁极头13之间的间隙为20mm，左磁极头17和右磁极头13相对的表面为内凹圆弧面，内凹圆弧面的直径为40mm，内凹弧面上开有1个水平沟槽和2个竖直沟槽，具体实施过程中，电控永磁磁场发生装置1固定在机身3上设有的振动平台4上，被加工工件11装夹在主轴及装夹部件2与顶尖装置5之间，被加工工件11与左磁极头17和右磁极头13之间的间隙内装填有磁性磨粒10。

实施方式3

磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置，包括横截面为矩形的主磁体16，主磁体16由钕铁硼（N35）制成，主磁体16的横截面长边和短边边长均为60mm，主磁体16的长度为68mm，主磁体16的充磁方向水平向左，主磁体16上方并列设有圆柱状的可逆磁体14，可逆磁体14由铝镍钴LNG52制成，其直径为50mm，长度为150mm，可逆磁体的充磁方向为水平向左，可逆磁体14外缠绕固定有线圈15，线圈15匝数为2000匝，线圈15的励磁电流为5A，可逆磁体14和主磁体16固定在左右两端设有的磁轭12上，可逆磁体14上方设有支撑在磁轭12顶端的左磁极头17和右磁极头13，左磁极头17和右磁极头13相对布置，左磁极头17和右磁极头13之间的间隙为40mm，左磁极头17和右磁极头13相对的表面为内凹圆弧面，内凹圆弧面的直径为60mm，内凹弧面上开有2个水平沟槽和3个竖直沟槽，具体实施过程中，电控永磁磁场发生装置1固定在机身3上设有的振动平台4上，被加工工件11装夹在主轴及装夹部件2与顶尖装置5之间，被加工工件11与左磁极头17和右磁极头13之间的间隙内装填有磁性磨粒10。

Claims

1. 一种磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置，其特征在于：包括横截面为矩形的主磁体（16），主磁体（16）由钕铁硼N35制成，主磁体（16）的横截面长边和短边边长均为50~80mm，主磁体（16）的长度为38~100mm，主磁体（16）的充磁方向水平向左，主磁体（16）上方并列设有圆柱状的可逆磁体（14），可逆磁体（14）由铝镍钴LNG52制成，其直径为40~60mm，长度为100~200mm，可逆磁体的充磁方向为水平向左，可逆磁体（14）外缠绕固定有线圈（15），线圈（15）匝数为1000~5000匝，线圈（15）的励磁电流为0~5A，可逆磁体（14）和主磁体（16）固定在左右两端设有的磁轭（12）上，可逆磁体（14）上方设有支撑在磁轭（12）顶端的左磁极头（17）和右磁极头（13），左磁极头（17）和右磁极头（13）相对布置，左磁极头（17）和右磁极头（13）之间的间隙为20~100mm，左磁极头（17）和右磁极头（13）相对的表面为内凹圆弧面，内凹圆弧面的直径为40~100mm，内凹弧面上开有1~2个水平沟槽和2~3个竖直沟槽。

2.权利要求1所述磁性磨粒光整加工中的电控永磁磁场发生装置的应用方法，其特征在于是：首先将电控永磁磁场发生装置（1）固定在机身（3）上设有的振动平台（4）上，然后将被加工工件（11）夹在主轴及装夹装置（2）与顶尖装置（5）之间，由主轴及装夹装置（2）带动被加工工件（11）转动，保证被加工工件（11）位于左磁极头（17）和右磁极头（13）内凹圆弧面中心位置，且被加工工件（11）与两个磁极头内凹圆弧面之间的间隙为2~4mm，工件与左磁极头（17）和右磁极头（13）内凹圆弧面之间的间隙内填充有磁性磨粒（10），线圈（15）连接到相应的电源，加工完毕后，线圈（15）通以正向电流，其产生的磁场方向与可逆磁体（14）的充磁方向相反，实现加工间隙退磁，一般情况下加工过程中线圈不通电，如果加工间隙内需要更强的磁场，则线圈可通入反向电流，增强加工间隙内的磁场，磁感应强度达到0.7T以上。