用于切削加工的磁场辅助装置及磁场辅助切削加工方法

本发明涉及切削加工，特别是一种用于切削加工的磁场辅助装置及磁场辅助切削加工方法。

背景技术：

1、一些高性能材料，如马氏体时效钢、钛合金等材料由于具有良好的综合机械性能，在航空航天、海洋开发等领域得到越来越广泛的应用。然而，该类材料在切削加工时往往难以切削和形变，表现出切削温度高、加工质量较差、刀具磨损严重等问题，属于典型的难加工材料。因此，直接对上述难加工材料进行切削加工往往无法得到理想的加工表面。

2、为解决难加工材料在加工过程中存在的问题，引入外界能量场已成为提高加工性能的有效手段和研究热点。常见的场辅助加工技术包括磁场辅助加工、激光辅助加工、超声振动辅助加工等。这些技术通过将外界能量场引入加工区域，辅助或直接去除材料，改善加工性能。其中，磁场辅助加工技术是场辅助加工中的一项典型技术，是开展最早的能场辅助加工技术，具有操作简单、成本低廉、适用范围广等一系列优点，拓展了传统加工手段的应用领域，也提高了加工效率和质量。在材料加工领域有着广泛的应用前景。

3、磁场辅助切削技术是场辅助加工技术中的一项典型技术，它是将磁场引入切削加工过程中，利用电磁线圈或永磁体磁化刀具、工件或切削区域的一种切削加工技术，利用磁场影响和优化切削过程的各个方面，包括控制切屑形成、减少摩擦、提高刀具稳定性等。现有的磁场辅助切削技术通常是在机床上安装磁场辅助装置，励磁模块通常采用永磁体或电磁线圈以将磁场引入加工区域。然而现有的用于切削加工的磁场辅助装置往往只适用于单一机床，不具备通用性，无法大规模投入使用；且调节方式较繁琐，调节精度低，无法实现磁场强度的高精度调节。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种用于切削加工的磁场辅助装置及磁场辅助切削加工方法，将磁场引入加工区域，并且能够实现磁场的高精度调节，适用于不同型号的机床，适用范围广。

2、本发明的技术方案是：一种用于切削加工的磁场辅助装置，其中，包括：

3、机床连接模块，连接机床和磁场发生模块；

4、磁场发生模块，包括安装平台和位于安装平台下方的两磁体，两磁体之间呈相对设置，磁体分别设置在磁体夹具内，磁体夹具与安装平台之间滑动连接；

5、场强调节模块，设置在安装平台上，包括两个分别与磁体夹具固定连接的导轨，导轨与安装平台之间能够相对滑动，两导轨之间通过反向移动机构连接，两导轨同时向相反的方向移动。

6、本发明中，机床连接模块包括底板、侧板和顶板，底板与机床固定连接，底板和顶板的一侧之间通过侧板固定连接；磁场发生模块与侧板固定连接。

7、与导轨连接的安装平台内设有滑槽，导轨的两侧边处分别通过螺栓与安装平台下方的磁体夹具固定连接，螺栓可滑动的设置滑槽内；

8、螺栓拧紧时，导轨与安装平台之间固定连接。

9、所述反向移动机构包括：

10、分别固定在两侧导轨上且沿导轨的长度方向设置的齿条；

11、两齿轮轴，位于齿条的上方，且齿轮轴的轴向与导轨的移动方向垂直，齿轮轴上分别固定有反向转动齿轮和齿条啮合齿轮，两齿轮轴上分别固定的两反向转动齿轮之间相互啮合，两齿轮轴上的齿条啮合齿轮分别与两侧的齿条啮合，两齿轮轴的转动方向相反。

12、所述安装平台上对称安装有两支撑侧板，两齿轮轴分别与支撑侧板转动连接；

13、齿轮轴的一端与设置在支撑侧板外侧的旋钮固定连接，对应的另一侧的支撑侧板的内侧表面固定有轴承，齿轮轴的另一端与轴承转动连接。

14、所述安装平台的侧面处固定有标尺。

15、本发明还包括一种利用上述用于切削加工的磁场辅助装置进行切削加工的方法，其中，包括以下步骤：

16、s1、安装工件；

17、s2、装夹刀具，对刀并设定工艺参数；

18、s3、安装磁场辅助装置，使工件的端面位于两磁体的中心位置，调整两磁体之间的距离，对两磁体之间产生的磁场强度进行调整；

19、s4、进行工件的切削加工，并根据加工后的工件，进行磁场对车削过程的影响研究。

20、步骤s3中，调整连接导轨与磁体夹具的螺栓的松紧度，旋转任一旋钮，带动与该旋钮固定连接的齿轮轴转动，固定在该齿轮轴上的齿条啮合齿轮转动的同时，通过反向转动齿轮之间的啮合，带动另一齿轮轴反向转动，并带动该齿轮轴上的齿条啮合齿轮反向转动；

21、通过齿条啮合齿轮与齿条之间的相互啮合，带动两侧的齿条向相反的方向运动，从而使两磁体之间的间距变大或者变小，直到两磁体之间的中心达到所需的磁场强度，拧紧螺栓以固定磁体的位置。

22、本发明的有益效果是：

23、(1)调节方式简单，易于操作：现有的磁场辅助装置调节方式复杂或不具备调节功能，无法实现两磁极的同步运动以精准控制加工区域的场强；该装置的调节方式简单，易于操作，通过旋转旋钮，即可实现两磁体的同步相向或背向运动以调节间距，进而调节磁场强度的大小。

24、(2)调节精度高，可实现磁场强度的高精度调节：现有的磁场辅助装置通常采用手动调节方式，调节精度较低，难以精确控制加工区域的磁场强度；该装置的场强调节模块采用齿轮齿条传动，相比于手动调节，齿轮齿条传动的传动精度较高，且安装平台侧面设有标尺，可实现两磁极距离的精确控制以调节磁场强度。

25、(3)装置柔性较高：现有的磁场辅助装置往往针对某一特定的机床而设计，应用范围较小；该装置的磁场发生模块及场强调节模块均采用模块化、可拆卸设计，适用于不同机床，通用化程度较高，针对不同型号的机床，只需设计相对应的机床连接模块即可与其连接使用。

技术特征：

1.一种用于切削加工的磁场辅助装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于切削加工的磁场辅助装置，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的用于切削加工的磁场辅助装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的用于切削加工的磁场辅助装置，其特征在于，所述反向移动机构包括：

5.根据权利要求4所述的用于切削加工的磁场辅助装置，其特征在于，所述安装平台上对称安装有两支撑侧板，两齿轮轴分别与支撑侧板转动连接；

6.根据权利要求1所述的用于切削加工的磁场辅助装置，其特征在于，所述安装平台的侧面处固定有标尺。

7.一种利用权利要求1-6任一所述用于切削加工的磁场辅助装置进行切削加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的磁场辅助切削加工方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及切削加工技术领域，特别是一种用于切削加工的磁场辅助装置及磁场辅助切削加工方法。包括：机床连接模块，连接机床和磁场发生模块；磁场发生模块，包括安装平台和位于安装平台下方的两磁体，两磁体之间呈相对设置，磁体分别设置在磁体夹具内，磁体夹具与安装平台之间滑动连接；场强调节模块，设置在安装平台上，包括两个分别与磁体夹具固定连接的导轨，导轨与安装平台之间能够相对滑动，两导轨之间通过反向移动机构连接，两导轨同时向相反的方向移动。将磁场引入加工区域，并且能够实现磁场的高精度调节，适用于不同型号的机床，适用范围广。

技术研发人员：姚阳,翟嘉豪,刘贵杰,谢迎春,马鹏磊,王泓晖
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/4