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钕铁硼永磁材料在车削加工中的应用

发布时间: 2020-10-27 03:02

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  维普资讯 I 一 U . c c 、 ] 弋 坷 钕 铁 硼 永 磁 材 料 在 车 削 加 工 中 的 应 用 李 晓 舟 摘要 0 0 2r a 在。 ( 吉林 职 业 师 范 学院 . 长春 1 3 0 0 5 3 ) 新 型永 磁材 料转铁 硼应 用 于细 长轴丰 削加 工 , 宾 现 了加 磁 切 削 = 在 一 般 工 艺 条 件 F, 工 件 的 加 工精度 、 表 面质 量明 显提 高 . 对 于长 径比4 0 “ 上的 工 件, 鼓 瑶 差 在 0 0 2 am 以 内 . r 表 面粗糙 度 R 值 主 m 姜 木 磁 材 料 车 ∞ 削 加 工 。 细 长 轴 , , ~ 段锨 ~ 、 。 ¨ I 、 磊 擀 。 毒 \ 主题 题词 词 r — — — - 一 — — — — 一 — — — — — 一 _ App l i c a t i o n of t he Nd— — Fe — — B M a g ne t i c Ma t e r i a l i n Tu r ni ng Ma c h i ni ng Li Xi a o z h o u ( J i Na Vo c a t i o n a l Te a c h e r s ’ C o l l e g e ,Ch a n g c h u n l 3 0 0 5 2. P RC) Ab s t r ac t I n t hi s pa pe r. ne w t ype m a gne t i c ma t er i a l N d Fe- B was a pp l i c at e d i n t ur ni ng s l en de r r o ds . Tu r ni n g t h e s l e n d e r r o d s wi t h a d d i t i v e ma gn e t i c i f e l d,t h e a c c u r a c y o f ma c hi n i n g a n d q u a l i t y o f s u r f a c e i mp r o v e d o b v i o u s l y,f 。 r t h e wo r k p i e c e s o f t h e r a t i o of l e n g t h t o di a me t e r mo r e t h a n 4 O.a f t e r a c m hi n i n g i t b e r e s t r a i n e d t h a t t he b a r r e l ̄ r g o r wi t h i n 0 . 0 2 am t r r o u gh d e g r e e o f t b e s u r f a c e wi t h i n 0. 002 m m .c l r c ul ar er r or wi t hi n 0.O 01 mm . 0 引 言 钍 铁硼是 一种 新型 永磁材 料 , 由于其 剩磁 、 最 大 磁 我 们根 据加 磁切 削细 长轴 理论 及 实验 成 果 , 应 用 钕 铁 硼永 磁 材 料 设计 制 造 了一 种 新 型 的 车 床小 刀架 一 ~ 钕铁 硼承 磁 式车 床悬 浮 支撑 . 用 于 车 削 加 工 细 长 能积 、 矫顽 力等性 能参 数显 著高于 微粒子 磁铁 、 各向同 性 Al n i c o型 台 金 、 柱 状 晶 Al n i c o材 料 、 磁钢、 钡 铁 氧 体 等永 磁材 料 , 目前 在 许 多领 域 已得 到 广 泛 应 用 , 如 永 磁 轴。 图l 所 示 为 该 刀 桨 的 结 构 示 意 及 工 作 原 理 电 机、 永 磁吸盘 等等 . 机 械加 [行业 中 , 细 轴 的 加工 一直 是个 难题 , 如 工件 长径 比大 , 工艺 系统 刚度低 . 工件 的加 工精度 及生 产 率 就 很 难 提 高通 常 采 用 跟 刀 架 支 撑 , 工 件 加 工 精 度、 生 产 率 的 提 高 仍 严 重 受 限 — — l f , … 悼 — — — 加磁 切削 作 为新兴 研 究课 题 , 目前 已取 得 T 许 多 L~ 研 究成 果 , 有 的正 应 用于 实 际 生产 , 如 磁 化机 磁 化 刀 具。 采 用 加 磁 方 法 切 削 细 长 轴 也 取 得 了 许 多理 论 、 宴 验 方 面的 研 究成 果 。 由于磁 场 【 励 磁线 圈 ) 提 高 了 工 艺 系 统 刚度 . 减 小 了 工 艺 系统 的 振 动 及 变 形 . 从 而大 大 提 高 了 细长 轴 加工 精度 及 生产 率。 但 线 圈 磁 场 在 实 际 应 用 中存在诸 多不 便 . 因 而 带 来 了~ 定 的 困 难 新 型 永 磁 材 料 的 出现 . 为加磁 切削 细长轴 开辟 了新的前 景 。 由于该 材料体 积 小 、 磁能 积 高 . 便 于 在 机 构 中安 装 . 使 加 磁 切 削 缏 长 轴 新 工 艺 成 为 现 实 圈J 永 融 式 车 眯 悬 伴 支 承 原 理 普通 车 削 方 法 中 . 为削 弱 径 向 切 削 力 不 利影响 . 采 用跟 刀架 支承 , 产生 与 性 材 料 产 生 与 盘撑 力 F. 支 承与 工 件接 触 , 见图 l a 。 悬 浮 支承是 由碱 力方 向 相 反 的 支 承 力 F, 磁 体 表 面 与 工件 表面不接 触 , 见图 l b 。 加工 中工件 、 刀具 、 磁 体 的 位 置 关 系 见图 k 。 该 支撑 的 简 化 结 构 见 图 l d 。 该 支撵的 特 点 : ( I )结 掏 上 部 分 与 车 床 原 小 刀 架 相同 , 可 实现快速 更换 ; ( 2 )对 工 件 形 成 非 接 触 式 悬 浮 孝 ~ — 对 工 件 的 打方向相 反 的 l 钕 铁 硼 永 磁 式 车床 悬浮 支 撑 9 9 4 0 4 1 2 收到初稿 . 1 9 9 4 — 0 6 2 6 收 到 修 改 稿 支撑 , 工 件 表面 加工质 量 容易提 高 ; ( 3 )可 实现细 长轴 高速切 削 , 工件 转速 可选 1 4 0 O r / ai r n以 上 , 而 普 通 方 法 ? 12 ? 维普资讯 李 晓 舟 铸 铁埘 『 永 鹾 材 料 在 丰 削 加 工 中的 应 用 工 件转速 一般 为3 0 / m¨ l 左右; ( 】 )磁 力 调 整 方 便 、 快 速、 可靠 。 所选用 的钕铁 硼永 磁材料性 能 见表 1 。 表 1 敏铁 硼永越 材料性 能 ; 1 0 3 0 。 L上. 上 ——LJ . _ L ——L:=_ L , 5 0 7 0 9 0 l l C 'I S : 2 实 验 结 果 应 用钕铁 硼 车床悬 浮支撑 , 考 察了工 件鼓 形误 差 、 表 面粗糙度 、 圆度 、 工件转 速及 生产率 几方 面情况 . 2 . 1 实验条件 机床 : C A6 1 怕 型普通 车 床; 工件: s j 钢, 3 2 am × r 1 0 0 0 am ; r 刀具 : 机 夹式 硬质 合金 车 刀 , 牌 号 为 YT1 4 ( =】 4 。 , n :6 。 , k 一7 5 。 ) ; 切 削液 : 乳化 藏水 溶液 . 2 2 工 件 的 啦 形 误 差 瑟 . 在 率宴验 条件 下 , 测得 的工 件 鼓 形 误差 值 见 图2 。 工件 的鼓形 误差 明显 下降 , 且 随 磁 力 的 加 强 趋 干 明 显 这 是 因 为钕 铁 硼 磁 铁 对 工 件 产 生 的 引 力 削 弱 了 径 向 切 削 力 对 工 件 加工 变 形 的 影 响 , 在磁 力不超 过切 削 力 P 范 围内 . 磁 力越 犬 , 径 向切 削 力对 工 件变 形 的 影 响越 小, 加工 中工 件的 变形和 鼓形 误差 也越 小 可 见, 泼 支撑 可 使 工 件 圆度 误 差 减 小 , 而 且 磁 卉 越 尢 误 差下 降 幅 度 越 太对 于工 件 2 . O mm 的原 始 误 差 值, 气 隙 h分 别 为 1 6 、 1 . 2 、 j 0 、 0 8 am 时 的 圆 度 误 差 r 值 分 别为 3 2 、 2 1 、 l 7 、 l j m。 因 磁 力 与 切J 力 综 合 作 用 E 1 于工件使 其变 形减 小, 刀 具实际切 削睬度 变化 减小 , 使 工 件 圆 度 误 差 旌 小 在 磁 力 不 超 过 切 削 力 大 小 的 范 围 划 荽 内, 磁 力越 太 , 实际切 削 睬度 的变 化量 越 小 工 件 圆度 误 差 越 小 2 . s 工 件 的 转 逮 及 生 产 率 罂 细 长轴的 车削加 工 , 在 一般工 艺条件 下( 采用普通 跟 刀 架支撑 ) , 由于 支撑 接触 工件 表 面 , 除 易 划 伤 而 影 I … 啊工 件 表面 质量 外 , 还 因 支 撑 与 工 件 表 面 的 庠 擦 生 热 臣 z 来 咐 磁 力 』 j J 二 件鼓 彤 误 差 严 重阻 碍 切削 速 度的 提高 , 一 般工 件 转速 在3 0 O f / ai r n 左 右 2 . 3 工 件 的表面魍 箍度 在 本实验 条 件下 , 测得 的工件 表 面粗 糙度 凡 值 见 图3 。 该 支撑 明 显减 小了 工件 的 表面粗 糙 度 t 而 且随 切 削速度 的提 高 , 磁 力支撑 的 效果 趋于 明显 。 其原 因是 : 磁 力削 弱 了细 长轴 加工 工 艺 系统 的振 动 , 使 工件 振 动幅 值减小 , 谐 振 频 率 增 加 工 件 振 幅的 减 小 使 表 面 粗 糙 度 减 小】 。 采 用 钕 铁 碣 车 床 悬 浮 支撑 , 由于 J 二 件处 于 非接蚀 支撑 状态 , 不存在支撑 划伤 加工表 面问题 , 也 存 在 摩 擦热 影响切 削速度 的 问题 = 在相 同条件下 , 与普通跟 刀 架 车 削 相 比 工 件转速 可提 高到 1 4 0 0 r / ai r n 上( 实 验 用车 床 最 高 转速 为 1 4 0 0 r / ml n ) , 如机床允许, 还 可 提 高, 这 无疑将 大大提 高加 工生 产率 。 ( 下转 第s 4 页) j3 ? 维普资讯 关 分 贤 等 制 氢 装 置 中 废 热 锅 妒 的 失 效 分 析 根 据 丈献 r l 1 ] 报道 , 氢 诱 发 裂 纹 的 产 生 与 是 否 存 在 外加 应 力无关 。 氢诱 发 裂纹 的实 质是 一种 不可 逆 的 氢 损伤 , 可 用氢 压理论来解 释 。 即原 于氢进 入试样 中 的 微观 缺 陷处或 基体 和 夹杂 的 内界 面处 , 并 形成 舒 子 氢, 当 氢 压 足够 大 时 就 会 形 成 小 裂 纹 , 随 着 氢 的 不 断 进 ^. 裂 纹 可 长 大 基 于上述 金 相舒 析 , 隐 藏 在 蓝 脆 区 的 裂垃 与文献报道 是 吻合的 : 有关 试验 证 明 . ( 1 ) 氢 致 开 裂 通 过 声 发 射 监 测 结 果. 其开裂过 程呈跳跃 式 的间断扩 展 造 与上述金 相测 试的裂 纹形 态呈短 程间断 串集特 征是一敦 的 , 见图 1 1 ; ( 2 氢 致 开 裂 断 口呈 台 阶 状 解 理 、 层 状解 理 , 在 解 理 面 上 有 二 次 裂 纹见 图 1 3 、 1 4 。 蓝f 『 I 雹 区 的 断 口 系 氢 诱 发 裂 垃 所 敢 1 4 台阶壮 解理二次 袅纹断 I : 1 } f { 蜿 9 2 3 栽 们对 ( 模拟 ) 轻 度球 化 . 严 重 球 化 的 材 料 试 佯, 进 行正火 、 回火处理 后 , 金 相组 织正常 , 力 学 性 能 均 符台标准值 , 说 明能 通 过 热 处 理 措 施 予 以 改 善 。 致 谢 微 量元素 分析 . 断 口分析 . 扫 描 电镜检 测是 在 上 海 交通大学和 上海冶 金研究所进 行 , 特此致 谢 1 参 曾乐苦. 焊 接 工 程 学 考 文 献 中 国 机 械 工 程 学 尝 材 料 学 会 编 焊 接 工 艺 与 戋 效 舟 析 张盎 昌主编. 锝 炉 压 力 容 器 的 焊 接 裂 纹 与 质 量控 制 . 【 . I t I I l k I I L 一 冶金 部钢铁研 究总院编. 球形贮罐 诊断与修 复技术. 一 机 部 哈 尔滨 焊 接 研 究 所 编 . 焊接 裂垃皇相 分析图谱. 2 结 论 2 1 由于锥形 封头 内耐火 材料 未捣宴 . 促 使 服 役 期 间钢板 局部过 热 , 造成 局部组 织严 重球化 . 高 温 强 度 下降。 且锥 形封头 钢板 含碳量 低于标 准值 . 因 此 在 高 温 持 久 应 力下产 生蠕 变 开 裂, 这 是 形 成 再 热 裂 纹 失 效 的 主要 原 因 6 周顺 深编 低 台金耐热钢 . 斯科特 T E 等著. 2 ÷【 : r 1 M o 钢在厚壁压力容器中的应 晤 西 安 热 工 研 究 所 华 东电业 局 电 J J 试验 研 究所 编写. 金 相 图谱 卜海 交 太 《 金属断 口分析 脚; 写 组 盘 属 断 口分 析 . 2 . 2 通过 金相 、 断 口 分 析 发 现 T 隐 藏 在 蓝 脆 区 的 氢诱发 裂纹 , 说 明 D1 N 1 3 C r MoI l 1 钢 育氢脆敏感 性 。 ( 上接第4 3 页) 车晓 舟 0 美国金属学 会. 叠J 爵手 册 第 9 卷 断 口盘 相 与 断 口 图谱 ? 1 诸武扬 著. 氡损 伤和滞后断 裂. 妊 铁 硼 永 磁 材 料 在 车 削 加 工 中 的 应 用 便 省时 、 性 能安全 可靠 、 生产率高 等优点 3 结 束 语 参 考 文 献 3 . 1 钕 铁 硼 永 磁 式 车 床 悬 浮 支撑 的 应 用 , 将 拓 宽 钕铁 硼永 磁材 料的应 用领域 , 将 开 辟 一 条高 质 量 、 高效 率 的 细 长 轴 加 工 新 方 法 3 z 永 磁 悬 浮 支 撑 完 垒 可 取 代 普 通 跟 刀 架 ? 在 一 1 扬 建 东 加 磁 切 削 的研 究 . 机床 . 1 9 8 8 ( 4 ) 2 张 树仁 振动 对车肓 l J 表 面 粗 糙 度 的 影 响 长 春 光 机 学 院 学 报. 1 ‘ 》 9 1 ( 1 ) 般 | [ 艺条件 下 , 对 于长径 g, 1 0 l ,  ̄上的工 件 , 可 保证鼓 3 朱 后 定, 陈培 林编. 永磁 材料丑 其 应用. 机 械工 业 出版社 一 1 98 形 误 差 在0 . 0 2 am 以 内, r 圆 度误 差 在 0 . O 0 1 mm 内, 表 面粗 糙 度 兄 值 在0 . O 0 2 mm 以 内. 并且 具 有调 整 方