铁磁性材料磁场辅助电火花线切割试验研究

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铁磁性材料烧结钕铁硼由粉末冶金工艺制成,具有较好的磁性能,应用较为广泛,然而因烧结钕铁硼具有硬度高、脆性大的特点,传统车削,切削方法加工效果差,电火花线切割加工机床加工精度高并且可以加工复杂曲面工件等特点,可以加工任意的导电材料,加工烧结钕铁硼材料具有一定优势。然而在电火花线切割加工烧结钕铁硼时仍存在加工效率低,加工工件表面质量差等问题。所以研究如何提高电火花线切割加工烧结钕铁硼的加工效率以及加工后工件表面质量具有重要意义。许多学者研究利用其中外场辅助的方式,如超声辅助,磁场辅助等方法发现均可以有效的改善电火花线切割加工性能,其中磁场辅助可以有效提高电火花加工的效率及被加工工件表面质量,但目前磁场辅助电火花加工的研究主要为磁场辅助电火花线切割加工非磁性材料上,目前针对磁场辅助电火花线切割加工铁磁性材料烧结钕铁硼的研究较少。在此背景下,论文专注于提高电火花线切割加工烧结钕铁硼的效率以及加工后的表面质量,对磁场辅助电火花线切割加工烧结钕铁硼的影响因素进行了理论分析与试验探究。本文主要研究内容包括:首先对外界磁场辅助对电火花线切割加工过程的进行理论与仿真模拟,在对电火花线切割加工过程的分析基础上,对外加辅助磁场对电极丝与工件之间形成的放电通道内电子及电子束的运动轨迹进行了理论分析,并利用Comsol Multiphysics软件建立放电通道内电子及电子束模型进行模拟仿真,并分析了辅助磁场对电极丝的影响。对铁磁性材料烧结钕铁硼的电火花线切割加工蚀除机理进行理论分析,在此基础上,分析了辅助磁场对烧结钕铁硼电火花线切割加工过程中产生的带电蚀除物轨迹的影响,以及辅助磁场对烧结钕铁硼材料的磁性能影响。其次在理论分析的基础上,开展了磁场辅助对电火花线切割加工过程的影响试验研究,首先设计了旋转磁场装置,放置在加工区域内的合理位置,以烧结钕铁硼电火花线切割材料去除率为指标,探究辅助磁场对电火花线切割加工效率的影响,并通过试验探究辅助磁场对电火花线切割加工工件切缝宽度的影响,通过对比试验,探究辅助磁场对电火花线切割加工薄壁工件尖端变形的影响。最后,对磁场辅助电火花线切割加工工件表面完整性影响规律进行试验研究,以烧结钕铁硼的表面粗糙度(Ra)为指标,开展了辅助磁场对电火花线切割加工烧结钕铁硼材料表面完整性影响规律的研究。并通对被加工烧结钕铁硼工件表面微观形貌观察,从微观角度探究辅助磁场对电火花线切割加工烧结钕铁硼的表面完整性的影响。
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