本文關(guān)鍵詞：磁力磨削系統(tǒng)磨具研發(fā)及實驗研究

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【摘要】：磁力磨削技術(shù)是以電磁學(xué)為基礎(chǔ),運用磁力驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子磨具對工件進行磨削加工的一項新興技術(shù),該技術(shù)主要適用于長類、非導(dǎo)磁材料管件內(nèi)表面的磨削加工。目前,該項技術(shù)能夠?qū)﹂L不銹鋼管內(nèi)表面進行有效加工,并將其內(nèi)表面粗糙度降低至0.4μm左右,但也存在一些問題,主要有以下幾個方面:1)在長時間的磨削加工過程中,珩磨條磨損量較大,有的甚至還沒有達到加工要求,就已經(jīng)磨損成廢品,只能停止加工,嚴重影響了磁力磨削系統(tǒng)的穩(wěn)定性和加工效率,進而影響了管件的內(nèi)表面質(zhì)量;2)轉(zhuǎn)子磨具可調(diào)性差,只能對特定管徑的工件進行磨削加工,限制了應(yīng)用范圍,同時珩磨條的結(jié)構(gòu)不利于磨削碎屑和熱量的排放。為解決上述問題,本文研究的主要內(nèi)容如下:首先,介紹了常用磨料、磨具的制取及選用原則,對珩磨條在磨削加工過程中的磨損情況進行了分析研究,結(jié)果表明:磨料的硬度是影響珩磨條磨損量大的關(guān)鍵性因素;去鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司調(diào)研實習(xí),成功研發(fā)了磨料粒度為160#、濃度為120%、采用青銅結(jié)合劑的鋼座CBN珩磨條;其次,在前期研究的基礎(chǔ)上,對轉(zhuǎn)子磨具進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,設(shè)計出了一種結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)性好的新型轉(zhuǎn)子磨具,采用Ansoft軟件對整個磁力磨削系統(tǒng)進行電磁場有限元分析,仿真結(jié)果表明:該轉(zhuǎn)子磨具產(chǎn)生的磁場能夠與電磁式磁場發(fā)生器產(chǎn)生的磁場有效耦合,能夠有效克服磨削過程中產(chǎn)生的磨削阻力矩,進而對工件內(nèi)表面進行有效加工。最后,為了驗證新型轉(zhuǎn)子磨具的實際應(yīng)用性能,同時探究最佳磨削參數(shù),本文進行了三組磨削加工實驗,具體如下:1)珩磨條磨損量對比實驗。分別選取微晶剛玉珩磨條和鋼座CBN珩磨條對0Cr18Ni9不銹鋼管進行磨削加工,實驗數(shù)據(jù)表明:在相同條件下,鋼座CBN珩磨條的磨損量僅為微晶剛玉珩磨條的1/50,使加工穩(wěn)定性大為提高,可進行長時間的連續(xù)加工;2)轉(zhuǎn)子磨具的旋轉(zhuǎn)頻率對工件內(nèi)表面質(zhì)量影響的探究實驗。將轉(zhuǎn)子磨具的旋轉(zhuǎn)頻率分別設(shè)為5Hz、7Hz、10Hz、12Hz,實驗數(shù)據(jù)表明:其他條件一定時,當轉(zhuǎn)子磨具的旋轉(zhuǎn)頻率為10Hz時,工件的內(nèi)表面質(zhì)量最好;3)加工行程對工件內(nèi)表面質(zhì)量影響的探究實驗。結(jié)合前面得到的最優(yōu)參數(shù),將加工行程設(shè)為1到6個行程(行程長度為1000mm),實驗數(shù)據(jù)表明:加工4個行程就可達到不銹鋼管內(nèi)表面粗糙度為0.2μm的加工要求。本文設(shè)計的新型轉(zhuǎn)子磨具能夠滿足內(nèi)徑為?62~?68的工件的加工要求(本文實驗僅以內(nèi)徑為68mm的不銹鋼管為例),解決了之前只能加工特定管徑工件的局限性;同時通過分析和實驗表明:新研發(fā)的鋼座CBN珩磨條能夠有效解決珩磨條磨損量大這一問題,且可將不銹鋼管內(nèi)表面粗糙度由1.64μm降低到0.2μm以下。
【關(guān)鍵詞】：磁力磨削技術(shù) 磨損量 轉(zhuǎn)子磨具 鋼座CBN珩磨條 內(nèi)表面粗糙度
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG74
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 課題研究的背景及意義12-15
• 1.2.1 課題研究的背景12-14
• 1.2.2 課題研究的意義14-15
• 1.3 文獻綜述15-21
• 1.3.1 磨料的分類及選用原則15-17
• 1.3.2 磨料的粒度及選用原則17
• 1.3.3 結(jié)合劑的分類及選用原則17-19
• 1.3.4 氣孔的選用原則19
• 1.3.5 珩磨條的硬度及其選用原則19-20
• 1.3.6 磁力磨削系統(tǒng)珩磨條發(fā)展狀況20-21
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容及方法21-24
• 1.4.1 課題主要研究內(nèi)容21
• 1.4.2 主要研究方法21-24
• 第二章 磁力磨削系統(tǒng)分析24-40
• 2.1 磁力磨削系統(tǒng)的組成24-28
• 2.1.1 磁場發(fā)生器24-26
• 2.1.2 轉(zhuǎn)子磨具26-27
• 2.1.3 軸向進給裝置27-28
• 2.1.4 冷卻循環(huán)裝置28
• 2.2 磁力磨削系統(tǒng)的加工原理28-29
• 2.3 磁力磨削系統(tǒng)電磁場分析29-38
• 2.3.1 有限元法簡介29-30
• 2.3.2 電磁場有限元法30-31
• 2.3.3 基于Ansoft Maxwell軟件的電磁場有限元分析31
• 2.3.4 建立磁力磨削系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型31-32
• 2.3.5 定義材料屬性32-34
• 2.3.6 添加激勵源和邊界條件34-35
• 2.3.7 網(wǎng)格劃分及運動選項設(shè)置35
• 2.3.8 求解設(shè)定及分析自檢35-36
• 2.3.9 仿真結(jié)果分析36-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 第三章 磁力磨削系統(tǒng)轉(zhuǎn)子磨具優(yōu)化設(shè)計40-64
• 3.1 轉(zhuǎn)子磨具的整體設(shè)計40-51
• 3.1.1 珩磨條設(shè)計與分析41-48
• 3.1.1.1 磁力磨削系統(tǒng)加工過程及磨損情況分析41-43
• 3.1.1.2 CBN磨料的特性43-44
• 3.1.1.3 CBN珩磨條結(jié)合劑的選擇44
• 3.1.1.4 CBN珩磨條磨料粒度及濃度的選擇44-46
• 3.1.1.5 鋼座CBN珩磨條的結(jié)構(gòu)設(shè)計46-48
• 3.1.2 永磁鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計48-50
• 3.1.3 輔助磁路設(shè)計50
• 3.1.4 連接螺栓的選用50-51
• 3.1.5 套筒的設(shè)計51
• 3.2 電磁場有限元分析51-60
• 3.2.1 建立有限元模型51-52
• 3.2.2 添加材料屬性52
• 3.2.3 加載激勵源和邊界條件52-53
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分及運動選項設(shè)置53-54
• 3.2.5 仿真結(jié)果分析54-60
• 3.3 新型轉(zhuǎn)子磨具實物圖60-61
• 3.4 磁力磨削系統(tǒng)的生熱率61-62
• 3.4.1 磨削熱及其影響61
• 3.4.2 生熱率計算61-62
• 3.5 本章小結(jié)62-64
• 第四章 磁力磨削加工實驗64-78
• 4.1 磁力磨削加工參數(shù)64-68
• 4.1.1 周向旋轉(zhuǎn)運動64-65
• 4.1.2 軸向進給運動65
• 4.1.3 珩磨速比65-66
• 4.1.4 磨削深度66-67
• 4.1.5 磨削比67-68
• 4.2 珩磨油的選用68-69
• 4.3 主要實驗設(shè)備及測量儀器69-72
• 4.3.1 磁力磨削加工機床69
• 4.3.2 變頻器69-70
• 4.3.3 手持粗糙度儀70-71
• 4.3.4 電子天平71-72
• 4.4 實驗前準備工作72-73
• 4.5 珩磨條磨損量檢測實驗73-74
• 4.5.1 實驗參數(shù)73
• 4.5.2 實驗結(jié)果分析73-74
• 4.6 磁場旋轉(zhuǎn)頻率對工件內(nèi)表面質(zhì)量影響的探究實驗74-76
• 4.6.1 實驗參數(shù)74-75
• 4.6.2 實驗結(jié)果分析75-76
• 4.7 加工行程對工件內(nèi)表面質(zhì)量影響的探究實驗76-77
• 4.7.1 實驗主要參數(shù)76
• 4.7.2 實驗結(jié)果分析76-77
• 4.8 本章小結(jié)77-78
• 第五章 總結(jié)與展望78-80
• 5.1 總結(jié)78-79
• 5.2 展望79-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-86
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86

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