CN117921450A - 一种瓦形磁体生产加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种瓦形磁体生产加工方法，包括以下步骤：对瓦形磁体的胚料进行切割形成半成品磁体，拍摄半成品磁体的表面图像；计算外侧弧面的真实粗糙率；计算外侧弧面的粗糙系数；计算外侧弧面在磨削加工时的加工量；得到半成品磁体磨削加工的加工总量；磨削加工装置设置计算的加工总量对半成品磁体进行磨削加工，得到表面光滑的瓦形磁体；加工得到精磨瓦形磁体成品；将精磨瓦形磁体成品进行电镀、磁化后，得到完整的瓦形磁体成品。取出瓦形磁体，得到精磨瓦形磁体成品。本发明针对大尺寸的瓦形磁体外形加工，方便精确控制磨削过程，避免出现过磨削现象，有效确保了瓦形磁体外形的尺寸精度和表面粗糙度精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种瓦形磁体加工领域，具体涉及一种瓦形磁体生产加工方法。
背景技术
瓦形磁体是一种特殊形状的永磁体部件，主要用在永磁电机上，是永磁电机非常重要部件，其质量直接影响电机的输出扭矩和输出功率。针对一些大功率和大型尺寸的永磁电机，其自然也需要配置大尺寸的瓦形磁体。
瓦形磁体外形加工需要经过内弧磨削、 外弧磨削、 内弧倒角、 外弧倒角等多个工位的加工，而大尺寸的瓦形磁体生产困难，一般的自动化磨削加工装置无法适用，并且在磨削过程中，磨削量的控制不准确，同时，现有技术的大尺寸瓦形磁体加工尺寸需要人工去测量，测量精度低，无法把握瓦形磁体磨削加工精度。基于此，本发明提出了一种全新的瓦形磁体生产加工方法。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种瓦形磁体生产加工方法，基于图像处理技术对磨削的加工量进行计算，确保瓦形磁体外表面的加工精度。
为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种瓦形磁体生产加工方法，其包括以下步骤：
S1：对瓦形磁体的胚料进行切割，形成目标瓦形磁体形状的半成品磁体，将半成品磁体放入纯色背景的背景板上，拍摄半成品磁体的表面图像，且表面图像为半成品磁体上的外侧弧面；
S2：对表面图像进行灰度化处理，利用灰度化图像中的像素灰度值计算外侧弧面的真实粗糙率；
S3：计算外侧弧面的粗糙系数；
S4：利用真实粗糙率和粗糙系数计算外侧弧面在磨削加工时的加工量；
S5：根据外侧弧面的加工量，以及外侧弧面与内侧弧面、两端面的面积比例计算内侧弧面、两端面的加工量，得到半成品磁体磨削加工的加工总量；
S6：磨削加工装置设置计算的加工总量对半成品磁体进行磨削加工，得到表面光滑的瓦形磁体；
S7：将表面光滑的瓦形磁体加入震磨倒角机中，向震磨倒角机中加入碳化硅圆形颗粒作为磨料，得到精磨瓦形磁体成品；
S8：将精磨瓦形磁体成品进行电镀、磁化后，得到完整的瓦形磁体成品。
进一步地，步骤S2包括：
S21：对表面图像进行灰度化处理，得到灰度化图像，提取灰度化图像内每个像素的灰度值H，设置光滑磁体表面形成的像素的灰度值范围；
S22：将灰度化图像中每个像素的灰度值H均与灰度值范围进行比较：
若，则判定该像素为光滑的瓦形磁体表面像素；
若，则判定该像素为瓦形磁体表面毛刺、粗糙点所在的像素，并作为打磨像素；
S23：统计表面图像中打磨像素的数量a，并计算半成品瓦形磁体上外侧弧面在图像识别过程中的粗糙率n：
；
其中，s为单个像素的面积，b为目标瓦形磁体的宽度，θ 1为外侧弧面对应的圆心角，r 1为外侧弧面所在圆的半径；
S24：根据粗糙率n 1计算外侧弧面的真实粗糙率：
；
其中，为外侧弧面对应的圆弧的弧度。
进一步地，步骤S3包括：
S31：将相邻的打磨像素作为同一个粗糙斑点所在的区域，统计每个粗糙斑点内包含的像素个数c，并计算每个粗糙斑点的面积C：，c≥2；
S32：根据每个粗糙斑点的面积计算外侧弧面的粗糙系数：
；
其中，N为表面图像对应的粗糙度系数，m为灰度化图像中粗糙斑点的数量，为第i个粗糙斑点的面积，i为粗糙斑点的编号。
进一步地，步骤S4具体包括：
利用粗糙率测试仪测试外侧弧面的粗糙度R，计算外侧弧面在磨削加工时的加工量e 1：
；
其中，为修正系数，/>为磨削过程中的变形系数。
进一步地，步骤S5包括：
S51：计算半成品磁体内侧弧面与外侧弧面关于面积的比例系数，得到内侧弧面的加工量e 2：
；
其中，r 2为内侧弧面所在圆的半径，为内侧弧面对应的圆弧的弧度；
S52：计算半成品磁体两端面的加工量e 3：
；
其中，d为半成品磁体的厚度；
S53：统计半成品磁体磨削加工的加工总量E：
；
其中，k 3为磨削加工装置的误差系数。
进一步地，步骤S7包括：
S71：将表面光滑的瓦形磁体加入震磨倒角机中，根据光滑的瓦形磁体的厚度，计算需要形成的圆倒角半径/>：
；
S72：利用圆倒角半径计算所需圆形磨料的半径/>，/>为选取圆形磨料的尺寸时的扩大系数，向震磨倒角机中加入碳化硅圆形颗粒作为磨料，并选择磨料的平均半径为/>；
S73：根据设定的加工时长和功率启动震磨倒角机进行工作，震磨倒角机加工完成后，去除震磨倒角机内的磨料，取出瓦形磁体，得到精磨瓦形磁体成品。
本发明的有益效果为：本发明针对大尺寸的瓦形磁体外形加工，利用图像技术来识别瓦形磁体毛坯表面出现的毛刺、粗糙点，并计算出对应粗糙率和粗糙系数，进而得到瓦形磁体在磨削加工过程中的加工量，加工量作为需要在瓦形磁体表面磨削出的体积量，方便精确控制磨削过程，避免出现过磨削现象，有效确保了瓦形磁体外形的尺寸精度和表面粗糙度精度。同时，还增加了瓦形磁体边角处圆倒角的加工过程，并通过合理选择磨料和尺寸，既避免圆倒角尺寸过大，又不影响瓦形磁体的正常尺寸，进一步增加了瓦形磁体的外形质量。
附图说明
图1为瓦形磁体生产加工方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，本方案的瓦形磁体生产加工方法包括以下步骤：
S1：对瓦形磁体的胚料进行切割，形成目标瓦形磁体形状的半成品磁体，将半成品磁体放入纯色背景的背景板上，拍摄半成品磁体的表面图像，且表面图像为半成品磁体上的外侧弧面。
对于大尺寸的瓦形磁体，本实施例中，将瓦形磁体的外侧弧面正对拍摄的高清相机，高清相机正对背景板拍摄出图像后，并进行裁剪，将纯色背景部分裁剪掉，采用纯色背景的背景板方便进行图像的裁剪，裁剪后形成表面图像。
S2：对表面图像进行灰度化处理，利用灰度化图像中的像素灰度值计算外侧弧面的真实粗糙率。
步骤S2包括：
S21：对表面图像进行灰度化处理，得到灰度化图像，提取灰度化图像内每个像素的灰度值H，设置光滑磁体表面形成的像素的灰度值范围；
S22：将灰度化图像中每个像素的灰度值H均与灰度值范围进行比较：
若，则判定该像素为光滑的瓦形磁体表面像素；
若，则判定该像素为瓦形磁体表面毛刺、粗糙点所在的像素，并作为打磨像素；
S23：统计表面图像中打磨像素的数量a，并计算半成品瓦形磁体上外侧弧面在图像识别过程中的粗糙率n：
；
其中，s为单个像素的面积，b为目标瓦形磁体的宽度，θ 1为外侧弧面对应的圆心角，r 1为外侧弧面所在圆的半径；
S24：根据粗糙率n 1计算外侧弧面的真实粗糙率：
；
其中，为外侧弧面对应的圆弧的弧度。
本实施例在计算真实粗糙率时，以拍摄的表面图像作为基础，但是在表面图像中，由于半成品磁体成弯曲的状态，表面图像中半成品磁体的面积小于真实的外侧弧面面积，真实的需要打磨的面积也比表面图像中呈现出的打磨像素的面积大，所以，基于二者面积的比例，可以计算出外侧弧面的真实粗糙率。
S3：计算外侧弧面的粗糙系数；步骤S3包括：
S31：将相邻的打磨像素作为同一个粗糙斑点所在的区域，统计每个粗糙斑点内包含的像素个数c，并计算每个粗糙斑点的面积C：，c≥2；
S32：根据每个粗糙斑点的面积计算外侧弧面的粗糙系数：
；
其中，N为表面图像对应的粗糙度系数，m为灰度化图像中粗糙斑点的数量，为第i个粗糙斑点的面积，i为粗糙斑点的编号。
在计算粗糙系数时，本实施例也参考了外侧弧面在图像中呈现的面积与真实面积的比例差，确保粗糙系数计算的精确性。
S4：利用真实粗糙率和粗糙系数计算外侧弧面在磨削加工时的加工量；步骤S4具体包括：
利用粗糙率测试仪测试外侧弧面的粗糙度R，计算外侧弧面在磨削加工时的加工量e 1：
；
其中，为修正系数，/>为磨削过程中的变形系数。
粗糙度R代表了外侧弧面的毛刺、粗糙点的高度，本实施例将每个毛刺、粗糙点在微观角度下等效成规则的三角锥形状，磨削过程中，将每个微观的毛刺、粗糙点磨平，通过计算每个毛刺、粗糙点的体积，即可得到总磨削加工量，加工量以体积单位计。同时，在磨削过程中，部分粗糙点受到挤压会填平凹坑，这里引入磨削过程中的变形系数进行修正，一般取0.2，而引入修正系数可以对实际需要磨削加工的面积进行修正，/>一般取0.1。
S5：根据外侧弧面的加工量，以及外侧弧面与内侧弧面、两端面的面积比例计算内侧弧面、两端面的加工量，得到半成品磁体磨削加工的加工总量。
步骤S5包括：
S51：计算半成品磁体内侧弧面与外侧弧面关于面积的比例系数，得到内侧弧面的加工量e 2：
；
其中，r 2为内侧弧面所在圆的半径，为内侧弧面对应的圆弧的弧度；
S52：计算半成品磁体两端面的加工量e 3：
；
其中，d为半成品磁体的厚度；
S53：统计半成品磁体磨削加工的加工总量E：
；
其中，k 3为磨削加工装置的误差系数，k 3一般为0.01-0.05。
S6：磨削加工装置设置计算的加工总量对半成品磁体进行磨削加工，得到表面光滑的瓦形磁体；
S7：将表面光滑的瓦形磁体加入震磨倒角机中，向震磨倒角机中加入碳化硅圆形颗粒作为磨料，得到精磨瓦形磁体成品。
步骤S7包括：
S71：将表面光滑的瓦形磁体加入震磨倒角机中，根据光滑的瓦形磁体的厚度，计算需要形成的圆倒角半径/>：
；
S72：利用圆倒角半径计算所需圆形磨料的半径/>，/>为选取圆形磨料的尺寸时的扩大系数，向震磨倒角机中加入碳化硅圆形颗粒作为磨料，并选择磨料的平均半径为/>；
S73：根据设定的加工时长和功率启动震磨倒角机进行工作，震磨倒角机加工完成后，去除震磨倒角机内的磨料，取出瓦形磁体，得到精磨瓦形磁体成品。
S8：将精磨瓦形磁体成品进行电镀、磁化后，得到完整的瓦形磁体成品。
本发明针对大尺寸的瓦形磁体外形加工，利用图像技术来识别瓦形磁体毛坯表面出现的毛刺、粗糙点，并计算出对应粗糙率和粗糙系数，进而得到瓦形磁体在磨削加工过程中的加工量，加工量作为需要在瓦形磁体表面磨削出的体积量，方便精确控制磨削过程，避免出现过磨削现象，有效确保了瓦形磁体外形的尺寸精度和表面粗糙度精度。同时，还增加了瓦形磁体边角处圆倒角的加工过程，并通过合理选择磨料和尺寸，既避免圆倒角尺寸过大，又不影响瓦形磁体的正常尺寸，进一步增加了瓦形磁体的外形质量。
Claims (6)
1.一种瓦形磁体生产加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对瓦形磁体的胚料进行切割，形成目标瓦形磁体形状的半成品磁体，将半成品磁体放入纯色背景的背景板上，拍摄半成品磁体的表面图像，且表面图像为半成品磁体上的外侧弧面；
S2：对表面图像进行灰度化处理，利用灰度化图像中的像素灰度值计算外侧弧面的真实粗糙率；
S3：计算外侧弧面的粗糙系数；
S4：利用真实粗糙率和粗糙系数计算外侧弧面在磨削加工时的加工量；
S5：根据外侧弧面的加工量，以及外侧弧面与内侧弧面、两端面的面积比例计算内侧弧面、两端面的加工量，得到半成品磁体磨削加工的加工总量；
S6：磨削加工装置设置计算的加工总量对半成品磁体进行磨削加工，得到表面光滑的瓦形磁体；
S7：将表面光滑的瓦形磁体加入震磨倒角机中，向震磨倒角机中加入碳化硅圆形颗粒作为磨料，得到精磨瓦形磁体成品；
S8：将精磨瓦形磁体成品进行电镀、磁化后，得到完整的瓦形磁体成品。
2.根据权利要求1所述的瓦形磁体生产加工方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21：对表面图像进行灰度化处理，得到灰度化图像，提取灰度化图像内每个像素的灰度值H，设置光滑磁体表面形成的像素的灰度值范围；
S22：将灰度化图像中每个像素的灰度值H均与灰度值范围进行比较：
若，则判定该像素为光滑的瓦形磁体表面像素；
若，则判定该像素为瓦形磁体表面毛刺、粗糙点所在的像素，并作为打磨像素；
S23：统计表面图像中打磨像素的数量a，并计算半成品瓦形磁体上外侧弧面在图像识别过程中的粗糙率n：
；
其中，s为单个像素的面积，b为目标瓦形磁体的宽度，θ 1为外侧弧面对应的圆心角，r 1为外侧弧面所在圆的半径；
S24：根据粗糙率n 1计算外侧弧面的真实粗糙率：
；
其中，为外侧弧面对应的圆弧的弧度。
3.根据权利要求2所述的瓦形磁体生产加工方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31：将相邻的打磨像素作为同一个粗糙斑点所在的区域，统计每个粗糙斑点内包含的像素个数c，并计算每个粗糙斑点的面积C：，c≥2；
S32：根据每个粗糙斑点的面积计算外侧弧面的粗糙系数：
；
其中，N为表面图像对应的粗糙度系数，m为灰度化图像中粗糙斑点的数量，为第i个粗糙斑点的面积，i为粗糙斑点的编号。
4.根据权利要求3所述的瓦形磁体生产加工方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
利用粗糙率测试仪测试外侧弧面的粗糙度R，计算外侧弧面在磨削加工时的加工量e 1：
；
其中，为修正系数，/>为磨削过程中的变形系数。
5.根据权利要求4所述的瓦形磁体生产加工方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
S51：计算半成品磁体内侧弧面与外侧弧面关于面积的比例系数，得到内侧弧面的加工量e 2：
；
其中，r 2为内侧弧面所在圆的半径，为内侧弧面对应的圆弧的弧度；
S52：计算半成品磁体两端面的加工量e 3：
；
其中，d为半成品磁体的厚度；
S53：统计半成品磁体磨削加工的加工总量E：
；
其中，k 3为磨削加工装置的误差系数。
6.根据权利要求5所述的瓦形磁体生产加工方法，其特征在于，所述步骤S7包括：
S71：将表面光滑的瓦形磁体加入震磨倒角机中，根据光滑的瓦形磁体的厚度，计算需要形成的圆倒角半径/>：
；
S72：利用圆倒角半径计算所需圆形磨料的半径/>，/>为选取圆形磨料的尺寸时的扩大系数，向震磨倒角机中加入碳化硅圆形颗粒作为磨料，并选择磨料的平均半径为/>；
S73：根据设定的加工时长和功率启动震磨倒角机进行工作，震磨倒角机加工完成后，去除震磨倒角机内的磨料，取出瓦形磁体，得到精磨瓦形磁体成品。
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