燒結Nd-Fe-B永磁材料磨削加工及仿真技術研究.pdf

1、燒結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Nd-Fe-B永磁材料燒結完成后需進行成型加工，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，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，可以降低磨削力、減少磨削熱的產生，而且砂輪不易發(fā)生堵塞，使工件磨除量增加。本文對燒結Nd-F

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

3、動對材料去除率的影響，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Nd-Fe-B永磁材料的恒壓力徑向振動輔助端面磨削的溫度場模型，數(shù)值運算與實驗測量值有較好的一致性。恒壓力徑向振動磨削時，磨削表面溫度高于同條件下的普通恒壓力磨削時的磨削溫度，主要是由于在徑向振動磨削過程中，法向磨削力增大，工件名義進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系進行磨削燒傷點的預測，給定條件下兩者間比值一定，當發(fā)生磨削燒傷時，比值產生變化，根據(jù)此時的磨削用量，經實驗測量或理論計算得到此處的磨削溫度，并以此點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)。 在實驗研究的基礎上，分析了磨削用量和徑向振動對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，徑向振動磨削表面粗糙度大于普

5、通磨削表面粗糙度。利用實驗數(shù)據(jù)和MATLAB神經網絡工具箱中的BP人工神經網絡，建立了一定磨削條件下加工燒結Nd-Fe-B永磁材料的表面粗糙度預測模型。采用Visual Basic和MATLAB等語言混合編程建立了燒結Nd-Fe-B永磁材料普通磨削和振動磨削加工計算機仿真系統(tǒng)。該仿真系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對磨削參數(shù)的優(yōu)化和加工效果的預測，主要包括磨削力和材料去除率的運算、磨削溫度場的仿真運算和磨削表面質量預測，同時還完成了部分普通磨削和振動磨削的