燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料磨削加工及仿真技術(shù)研究.pdf

1、燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料是稀土鐵系永磁材料的一種，是繼鑄造永磁材料和鐵氧體永磁材料之后的第三代稀土永磁材料。燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料燒結(jié)完成后需進(jìn)行成型加工，但這種材料具有高脆性、低塑性、高硬度和熱穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，屬于典型的難加工材料。磨削加工是硬脆材料加工的有效途徑之一，也是零件獲得高尺寸精度和低表面粗糙度的主要方法，在磨削中引入超聲振動(dòng)，可以降低磨削力、減少磨削熱的產(chǎn)生，而且砂輪不易發(fā)生堵塞，使工件磨除量增加。本文對(duì)燒結(jié)Nd-F

2、e-B永磁材料進(jìn)行了普通磨削和超聲振動(dòng)輔助磨削的實(shí)驗(yàn)研究，建立了兩種磨削類型的仿真運(yùn)算和預(yù)測(cè)模型。具體內(nèi)容如下： 對(duì)燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的恒壓力徑向振動(dòng)輔助端面磨削進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。分析了磨削過程中力和速度的變化，其中磨削力為振動(dòng)磨削產(chǎn)生的磨削力與恒壓力磨削時(shí)控制力的合力，磨削速度為超聲振動(dòng)速度與砂輪圓周速度的合成，建立了燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料恒壓力徑向振動(dòng)輔助端面磨削時(shí)磨削力的理論模型。研究了磨削過程中磨削參數(shù)和徑向振

3、動(dòng)對(duì)材料去除率的影響，材料去除率隨法向磨削力的增大而增大，隨磨削速度的提高而增大，施加徑向振動(dòng)后，材料去除率明顯增加，磨削液的使用也使得加工效率明顯提高。 建立了燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的恒壓力徑向振動(dòng)輔助端面磨削的溫度場(chǎng)模型，數(shù)值運(yùn)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值有較好的一致性。恒壓力徑向振動(dòng)磨削時(shí)，磨削表面溫度高于同條件下的普通恒壓力磨削時(shí)的磨削溫度，主要是由于在徑向振動(dòng)磨削過程中，法向磨削力增大，工件名義進(jìn)給量增大和磨削深度增加等因素造成

4、的。利用磨削過程中法向磨削力和切向磨削力間的變化關(guān)系進(jìn)行磨削燒傷點(diǎn)的預(yù)測(cè)，給定條件下兩者間比值一定，當(dāng)發(fā)生磨削燒傷時(shí)，比值產(chǎn)生變化，根據(jù)此時(shí)的磨削用量，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量或理論計(jì)算得到此處的磨削溫度，并以此點(diǎn)的磨削溫度或磨削功率作為判斷磨削燒傷是否發(fā)生的依據(jù)。 在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，分析了磨削用量和徑向振動(dòng)對(duì)加工表面粗糙度的影響，表面粗糙度隨著砂輪速度的降低、工件速度的升高和磨削深度的增加而變大，在同等條件下，徑向振動(dòng)磨削表面粗糙度大于普

5、通磨削表面粗糙度。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱中的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立了一定磨削條件下加工燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的表面粗糙度預(yù)測(cè)模型。采用Visual Basic和MATLAB等語言混合編程建立了燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料普通磨削和振動(dòng)磨削加工計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。該仿真系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)磨削參數(shù)的優(yōu)化和加工效果的預(yù)測(cè)，主要包括磨削力和材料去除率的運(yùn)算、磨削溫度場(chǎng)的仿真運(yùn)算和磨削表面質(zhì)量預(yù)測(cè)，同時(shí)還完成了部分普通磨削和振動(dòng)磨削的