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平面磨床的自动退磁

发表时间:2017-10-26 15:28:02

作 者:协众机床

来源:www.dgxiezhongjx.com

平面磨床是机械加工企业普遍使用的机床。它的台面是一块绕有若干线圈的多极性电磁铁。在工作时通以直流电流使之产生很强的磁性,从而把被加工的工件(钢铁构件)牢牢吸住。在飞速旋转砂轮的强大推力下也不致飞离台面...

平面磨床是机械加工企业普遍使用的机床。它的台面是一块绕有若干线圈的多极性电磁铁。在工作时通以直流电流使之产生很强的磁性,从而把被加工的工件(钢铁构件)牢牢吸住。在飞速旋转砂轮的强大推力下也不致飞离台面。

在磨削加工结束之后,切断了电磁铁的电源,这时,台面本身因是软磁材料,所以磁性几乎全部消失;但是,被加工的工件绝大多数是各种合金钢,它被台面磁化后,即使切断电源却仍带有磁性。于是工件就变成了“磁钢”,它反而吸在台面上,很难取下。

众所周知,若把铁磁材料置于磁场之中时,该铁磁材料分子的排列将趋于整齐而得到磁化(充磁)。而当磁场消失时,它的磁性却并不完全消失。即有“剩磁”现象。至于剩磁的大小,则与该材料的成份(合金和碳元素)有关。例如纯铁的剩磁几乎为零。但含有较多碳和合金元素的钢(例如钒钢、钨钢等)却仍会有很强的剩磁。

另外同,由于磁场是有极性的。被充磁的铁磁材料同样具有极性,从实验得知,如果磁化之后,再把它放到极性相反的磁场中去时,则原先的磁性就会减弱(退磁现象)。又当这反向磁场强度达到一定程度时磁性就会退尽。再如继续增大反向磁场的强度,则又会被反向磁化。这个致使充磁后铁磁材料退磁的反向磁场强度的大小,就是该铁磁材料的矫顽力。

当铁磁材料在外磁场方向反复变化时,会反复地磁化并且有一定的规律。如果用座标来描绘其磁场强度与磁感应强度的关系(即磁性材料的磁化曲线),则如图1所示。

图中座标的横轴H代表磁场强度,纵轴B代表磁感应强度。如果磁场强度H从原点O增强到H1,则磁感应强度B达到对应于a点的B1;磁场强度逐步增强到H2、H3时,磁感应强度就增大到B2,B3;又当H大到H4或更大时,B几乎不再增加,就是所谓的“磁饱和”了。这是一个“磁化”过程。这时虽然把H调回O点,但从图中可以看出,B的强度却仍保持于B2附近,这就是“剩磁”。

从图中也可以看到,如果想把剩磁消尽,则必须变换磁场的极性并从原点反向增强至-H0。但是若超过了H0,就会被反向磁化(例如达到-H2时,就将反向磁化为-B2)。

图中从O点至a、b、c、d是起始磁化段,之后的e、f、g、h、i、j、段就组成一个封闭的回路,书本上称之谓“磁滞回线”。

简述了铁磁材料的磁化特性之后,再回过来谈谈平面磨床的退磁问题。

我公司生产的产品,大都是用高速工具钢制造。这种钢含有大量的碳和钨、钼、铬、钒等合金成份。某些厚度较薄的产品,经平面磨床加工之后,因剩磁关系,必须用解刀等工具把它撬下。稍一不慎,即会拉毛而成为次品。而且还要经由专门的退磁器给以充分退磁,才能转入下道工序。既费时又费力。

机床厂生产的平面磨床虽然也带有简单的退磁装置。但它对于矫顽力很强的高合金钢而言却无能为力。从图1的磁滞回线中看到,铁磁物质被磁化之后,只要给以反向磁化到图中的-H0点,就能把磁性退尽。然而要想比较准确的把磁场强度调节到各种材料的-H0点,几乎是无法控制的。但是,既然用稍弱于磁化时的磁场强度予以反向磁化时,铁磁材料的磁性就会较前减弱,那么,若使它在反复(正、反向)磁化的过程中同时逐渐缩小磁场强度,也就是使磁滞回线一步步缩小而向O点靠近,就意味着正反两方向的磁化力度一步步地减弱,最终磁性就可以接近为零。如图2所示。

采用图3手动操作的方法可以得到解决。这是采用了一只联动开关和多只电阻来完成的。

图中磨床台面的磁力线圈L,由S1、S2多档换相开关通过R1、R2等五只电阻供电而产生磁场。开始时S1、S2处于图中的位置,电流只经过R1一只电阻从L上端注入,形成最强的正方向磁场(即磨床工作之时所需的磁场)。这时台面上加工的工件的正向磁化强度亦最大;当磨加工结束后,进入退磁阶段,把S向上变换一档位置,进入空档区,使L中的磁能通过灯泡EL泄放;第三步,S再向上变换一档位置,电流就由L下端进入,经R1、R2两只电阻进行回路。此时,不但电流的方向反了,而且电流也因串入了两只电阻,所以较前有所减小,达到了既改变磁场方向又减小磁场强度之目的。同理,接着S继续从第四档一步步递减到第九档,磁场强度趋近于零,整个退磁程序就宣告完成。

图中EL为普通白炽照明灯泡,它会分去一部分电流,但灯泡在热态时阻值较高,故影响不大。两只二极管是为防止灯泡突然损坏时线圈中强大反电势进入电源而设。

手操退磁原理虽然十分简单,但平面磨床的台面是一个很大的电感器,电流变化十分缓慢。从每一次通电开始到结束,约需3秒时间。如果控制时间不足,会影响退磁效果。于是笔者又设计了用半导体元件制作的自动退磁装置。使用效果良好,并且消灭了产品因拉毛而成次品的疵病,很受操工人的欢迎。当时,由华东机床协作组组织了推广会,华东纺织工学院(即今东华大学)将其编入了补充教材。其结构框图见图4。具体的电气原理见图5。

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