磁性磨具光整加工中基于Halbach Array的磁场设计与实验研究

摘要：

目的 提高磁性磨具表面光整加工技术对30CrMnSi高强度结构钢表面的加工效率,解决以往永磁式磁性磨具光整加工中磁场强度弱、磁能利用率低的问题.方法 首先对30CrMnSi导磁工件的材料去除机理进行分析,探讨了磁感应强度B对工件材料去除的重要性.然后基于海尔贝克阵列(Halbach Array)进行了磁场的设计,通过理论计算和仿真分析,确定了永磁单元尺寸和磁场布置方案.最后以自制粘接性磁性磨料,对30CrMnSi板材进行单因素光整加工实验.结果 根据磁场计算和仿真结果,确定了Halbach Array永磁阵列两个周期为最佳的磁场布置方案,并获得了理想的磁场强度和最佳的磁场分布.对30CrMnSi板材的加工实验表明,粗糙度下降百分比(％ΔRa)随着磁极转速和磨粒目数的增大而增大;磁性磨料中铁磁相与磨粒相质量比为3:1、磁极转速为500 r/min、磨粒目数为240目时,加工效果最好,获得了Ra=0.129μm的表面,粗糙度最大下降百分比为90.74％.结论 使用Halbach Array的方法对永磁场进行设计,可以增大加工区域的磁场强度并改善磁场分布,从而提高对30CrMnSi高强度结构钢表面的加工效率.

关键词：光整加工、Halbach Array、30CrMnSi、磁感应强度、Maxwell磁场仿真、磁性磨具

所属期刊栏目：49

分类号：TG580(金属切削加工及机床)

资助基金：国家自然科学基金;山西省自然科学基金

在线出版日期：2020-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：47-54,73