用普通车床改装磁性研磨机

用普通车床改装磁性研磨机用普通车床改装磁性研磨机磁性研磨工艺在我国的应用尚不普及，推广应用该工艺的关键在于实用机床(磁性研磨机)的研制开 发。本文介绍用普通车床改装的磁性研磨机(装置)的结构原理、技术参数以及磁感应器的设计与计算方 法。1.电器装置 2.附加垫板 3.向心轴承 4.飞轮 5.支座 6.附加芯轴 7.电磁线圈 8.后顶尖9.后尾座 10.附加垫板 11.手轮 12.电磁感应器 13.传动皮带 14.电机图 1 车床改装的磁性研磨机结构1 车床改装磁性研磨机的结构原理车床改装磁性研磨机的结构原理 用 CA6140 普通车床改装的磁性研磨机的结构如图 1 所示。被研磨工件固定在附加芯轴 6 的顶尖和 后顶尖 8 上。附加芯轴 6 通过滑动轴承安装在支座 5 上，其一端通过花键与机床主轴相联，另一端安装 顶尖。安装在机床床身一侧的电机 14 可通过附加芯轴带动工件作摆动运动，即电机通过传动皮带 13 将 运动传递至具有一定偏心量的向心轴承 3，然后将运动传递至附加芯轴上的飞轮 4；摆动运动的恢复力 则由后顶尖弹簧提供。电磁感应器 12 安装在横向溜板上，两个磁极可同步相向移动，并可随横向溜板 一起在导轨上移动，实现研磨时的纵向进给。安装在进给箱位置上的电器装置 1 可控制感应器电磁线圈 7 的供电及感应器的进给运动。刀架的纵向进给由液压装置驱动。由于磁感应器的中心高通常高于机床 主轴的中心高，因此机床的前顶尖和后尾座 9 必须可抬起，以便在床身上安装附加垫板 2 和 10。进行磁性研磨时，由安装在车床刀架位置的电磁感应器产生磁场和携带磁性磨料。电磁感应器的结构 如图 2 所示，它由底板 1、带有 L 形磁导体 3 的滑座 2、电磁线圈 4、磁极头 5 等组成。料盘 8 用于收 集冷却液。底板里安装有带左、右旋螺纹的螺杆 11。滑座和底板采用非磁性但具有良好耐磨性的材料制 造。组成磁回路的所有部件均应采用具有高导磁性和饱和磁感应的磁性材料制造。电磁感应器线圈通电 时，向两磁极头的间隙内撒入磁性磨料，磁性磨料在磁场力作用下形成刷状排列(研磨刷)并压向工件， 此时通过机床主轴使工件转动即可开始研磨。电磁感应器在横向溜板带动下沿工件轴向走刀，即可使工 件全长得到研磨。1.底板 2.滑座 3.磁导体 4.电磁线圈 5.磁极头 8.料盘 9.手轮 11.螺杆图 2 电磁感应器结构2 磁感应器参数的设计计算磁感应器参数的设计计算 磁感应器磁势的计算 假设磁通量完全通过磁路截面(不考虑漏磁)，所有气隙介质均为空气，接头处气隙为零。磁路的磁 导体尺寸如图 3 所示。工作间隙面积 S=mA=8×230=1.84×10-3m2，式中：磁极头宽度 A=230mm，磁极 头包围工件部分弦长 m=8mm，工作间隙为 2mm，钢的饱和磁感应 B=2T，工作间隙的磁通量 F=BS=2×1.8 4×10-3=3.68×10-3Wb。磁导体各部分尺寸见图 3：L1=25mm，L2=165mm，L3=190mm，L4=395mm；磁 导体的截面尺寸均为 230mm×30mm；工件直径为 F11mm。磁路段的磁势及总磁势计算如下：工作间隙内的磁场强度：H0=B/µ=2/(4p×10-7)=0.1595×107A/M工作间隙内的磁势：F0=2H0L0=2×0.1595×107×2×10-3 =6400A 磁极头面积：S=(m+30)A/2 =4.37×10-3m2 磁极头的磁感应：B=F/S=3.68×10-3/4.37×10-3=0.84T 磁极 头的磁场强度：H=940A/m(根据钢的磁化曲线查出)磁极头的磁势：F1=2HL1=2×0.94×103×25×10-3=47A 其余磁导体的截面积：S=30×230×10-6=6.9×10-3m2 其余磁导体的磁感应：B=3.68×10-3/6.9×10-3=0.534T 其余磁导体的磁场强度：H=680A/m(根据钢的磁化曲线查出) 磁导体 L2、L3、L4 的磁势：F2，34=2HL 2+2HL3+2HL4=683.4A 工件的截面积：S=8×230×10-3m2 工件的磁感应：B=3.68/1.84=2T 工件的磁场强度：H=50000A/m(根据 45 钢的磁化曲线查出)工件的磁势：F 工=50000×11×10-3=550A 全 部磁段的总磁势：F 总=F0+F1+F2，3，4+F 工=7680A 磁感应器线圈的计算求出磁路的磁势后，即可计 算磁感应器线圈参数。 计算导线直径 d 磁感应器矩形线圈尺寸见图 4。图 4 磁感应器矩形线圈尺寸导线直径 d(mm)的计算公式为 d=0.2(rqINLP/pCU)½ (1