磁力磨削系统磨具研发及实验研究

发布时间：2017-09-20 02:38

  本文关键词：磁力磨削系统磨具研发及实验研究

  更多相关文章： 磁力磨削技术 磨损量 转子磨具 钢座CBN珩磨条 内表面粗糙度

【摘要】：磁力磨削技术是以电磁学为基础,运用磁力驱动磁性转子磨具对工件进行磨削加工的一项新兴技术,该技术主要适用于长类、非导磁材料管件内表面的磨削加工。目前,该项技术能够对长不锈钢管内表面进行有效加工,并将其内表面粗糙度降低至0.4μm左右,但也存在一些问题,主要有以下几个方面:1)在长时间的磨削加工过程中,珩磨条磨损量较大,有的甚至还没有达到加工要求,就已经磨损成废品,只能停止加工,严重影响了磁力磨削系统的稳定性和加工效率,进而影响了管件的内表面质量;2)转子磨具可调性差,只能对特定管径的工件进行磨削加工,限制了应用范围,同时珩磨条的结构不利于磨削碎屑和热量的排放。为解决上述问题,本文研究的主要内容如下:首先,介绍了常用磨料、磨具的制取及选用原则,对珩磨条在磨削加工过程中的磨损情况进行了分析研究,结果表明:磨料的硬度是影响珩磨条磨损量大的关键性因素;去郑州磨料磨具磨削研究所有限公司调研实习,成功研发了磨料粒度为160#、浓度为120%、采用青铜结合剂的钢座CBN珩磨条;其次,在前期研究的基础上,对转子磨具进行结构优化,设计出了一种结构简单、可调性好的新型转子磨具,采用Ansoft软件对整个磁力磨削系统进行电磁场有限元分析,仿真结果表明:该转子磨具产生的磁场能够与电磁式磁场发生器产生的磁场有效耦合,能够有效克服磨削过程中产生的磨削阻力矩,进而对工件内表面进行有效加工。最后,为了验证新型转子磨具的实际应用性能,同时探究最佳磨削参数,本文进行了三组磨削加工实验,具体如下:1)珩磨条磨损量对比实验。分别选取微晶刚玉珩磨条和钢座CBN珩磨条对0Cr18Ni9不锈钢管进行磨削加工,实验数据表明:在相同条件下,钢座CBN珩磨条的磨损量仅为微晶刚玉珩磨条的1/50,使加工稳定性大为提高,可进行长时间的连续加工;2)转子磨具的旋转频率对工件内表面质量影响的探究实验。将转子磨具的旋转频率分别设为5Hz、7Hz、10Hz、12Hz,实验数据表明:其他条件一定时,当转子磨具的旋转频率为10Hz时,工件的内表面质量最好;3)加工行程对工件内表面质量影响的探究实验。结合前面得到的最优参数,将加工行程设为1到6个行程(行程长度为1000mm),实验数据表明:加工4个行程就可达到不锈钢管内表面粗糙度为0.2μm的加工要求。本文设计的新型转子磨具能够满足内径为?62~?68的工件的加工要求(本文实验仅以内径为68mm的不锈钢管为例),解决了之前只能加工特定管径工件的局限性;同时通过分析和实验表明:新研发的钢座CBN珩磨条能够有效解决珩磨条磨损量大这一问题,且可将不锈钢管内表面粗糙度由1.64μm降低到0.2μm以下。
【关键词】：磁力磨削技术 磨损量 转子磨具 钢座CBN珩磨条 内表面粗糙度
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG74
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 课题研究的背景及意义12-15
• 1.2.1 课题研究的背景12-14
• 1.2.2 课题研究的意义14-15
• 1.3 文献综述15-21
• 1.3.1 磨料的分类及选用原则15-17
• 1.3.2 磨料的粒度及选用原则17
• 1.3.3 结合剂的分类及选用原则17-19
• 1.3.4 气孔的选用原则19
• 1.3.5 珩磨条的硬度及其选用原则19-20
• 1.3.6 磁力磨削系统珩磨条发展状况20-21
• 1.4 课题主要研究内容及方法21-24
• 1.4.1 课题主要研究内容21
• 1.4.2 主要研究方法21-24
• 第二章 磁力磨削系统分析24-40
• 2.1 磁力磨削系统的组成24-28
• 2.1.1 磁场发生器24-26
• 2.1.2 转子磨具26-27
• 2.1.3 轴向进给装置27-28
• 2.1.4 冷却循环装置28
• 2.2 磁力磨削系统的加工原理28-29
• 2.3 磁力磨削系统电磁场分析29-38
• 2.3.1 有限元法简介29-30
• 2.3.2 电磁场有限元法30-31
• 2.3.3 基于Ansoft Maxwell软件的电磁场有限元分析31
• 2.3.4 建立磁力磨削系统数学模型31-32
• 2.3.5 定义材料属性32-34
• 2.3.6 添加激励源和边界条件34-35
• 2.3.7 网格划分及运动选项设置35
• 2.3.8 求解设定及分析自检35-36
• 2.3.9 仿真结果分析36-38
• 2.4 本章小结38-40
• 第三章 磁力磨削系统转子磨具优化设计40-64
• 3.1 转子磨具的整体设计40-51
• 3.1.1 珩磨条设计与分析41-48
• 3.1.1.1 磁力磨削系统加工过程及磨损情况分析41-43
• 3.1.1.2 CBN磨料的特性43-44
• 3.1.1.3 CBN珩磨条结合剂的选择44
• 3.1.1.4 CBN珩磨条磨料粒度及浓度的选择44-46
• 3.1.1.5 钢座CBN珩磨条的结构设计46-48
• 3.1.2 永磁铁的结构设计48-50
• 3.1.3 辅助磁路设计50
• 3.1.4 连接螺栓的选用50-51
• 3.1.5 套筒的设计51
• 3.2 电磁场有限元分析51-60
• 3.2.1 建立有限元模型51-52
• 3.2.2 添加材料属性52
• 3.2.3 加载激励源和边界条件52-53
• 3.2.4 网格划分及运动选项设置53-54
• 3.2.5 仿真结果分析54-60
• 3.3 新型转子磨具实物图60-61
• 3.4 磁力磨削系统的生热率61-62
• 3.4.1 磨削热及其影响61
• 3.4.2 生热率计算61-62
• 3.5 本章小结62-64
• 第四章 磁力磨削加工实验64-78
• 4.1 磁力磨削加工参数64-68
• 4.1.1 周向旋转运动64-65
• 4.1.2 轴向进给运动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 珩磨油的选用68-69
• 4.3 主要实验设备及测量仪器69-72
• 4.3.1 磁力磨削加工机床69
• 4.3.2 变频器69-70
• 4.3.3 手持粗糙度仪70-71
• 4.3.4 电子天平71-72
• 4.4 实验前准备工作72-73
• 4.5 珩磨条磨损量检测实验73-74
• 4.5.1 实验参数73
• 4.5.2 实验结果分析73-74
• 4.6 磁场旋转频率对工件内表面质量影响的探究实验74-76
• 4.6.1 实验参数74-75
• 4.6.2 实验结果分析75-76
• 4.7 加工行程对工件内表面质量影响的探究实验76-77
• 4.7.1 实验主要参数76
• 4.7.2 实验结果分析76-77
• 4.8 本章小结77-78
• 第五章 总结与展望78-80
• 5.1 总结78-79
• 5.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 攻读硕士期间发表的学术论文86

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本文编号：885449