CN106737202A - 一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法及装置，在对永磁加工件进行加工时，将永磁加工件中设有永磁体的部分用屏蔽罩罩住，使得永磁加工件中永磁体发出的磁感线在屏蔽罩与永磁加工件之间形成闭合回路，从而对永磁加工件产生的磁场进行屏蔽。在永磁加工件上套上磁场屏蔽装置，使得对永磁加工件进行车削、铣削或磨削等方式的加工时，能屏蔽掉磁场的负面影响，提高对永磁加工件进行加工的精度和加工的质量，以及三坐标损计量的精度。

Description

一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法及装置

技术领域

本发明涉及一种磁场屏蔽方法及装置，具体涉及一种永磁件在进行机械加工时的磁场屏蔽方法及装置。

背景技术

对永磁加工件进行车削、铣削或磨削等方式的加工时，由于永磁加工件中带有永磁体，使得永磁加工件产生磁场。因此机床在对永磁加工件进行加工时，永磁加工件会对机床产生磁力，会影响机床对永磁加工件进行车削、铣削或磨削加工的精度和加工的质量。因此，需要一套磁场屏蔽装置改变永磁加工件产生的磁场的方向，达到将永磁加工件磁场屏蔽的效果。使之减小在永磁加工件进行加工和三坐标计量过程中的影响，规避永磁加工件产生的磁场对机床和三坐标损计量产生的不利因素。

而将磁场屏蔽装置固定在永磁加工件上，让磁场屏蔽装置随永磁加工件一起转动时，需要将磁场屏蔽装置固定得很牢固，且需要使磁场屏蔽装置和永磁加工件组成的整体的重心落在永磁加工件的轴心上，使所述的整体在快速转动时不会产生明显的振动，使加工能顺利的进行。

通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：

申请号为200910087221.6，名称为“一种筒形永磁体的瓦式屏蔽装置”的发明涉及一种筒形永磁体的瓦式屏蔽装置，有一个机架，在所述机架上设有一个支撑组件，该支撑组件包括左半轴、中空筒形导磁芯轴、右半轴；在所述中空筒形导磁芯轴上设置有同轴并列的两个筒形永磁体，在所述两个筒形永磁体外设有一个转动屏蔽体，该转动屏蔽体包括两个瓦形屏蔽板；该瓦形屏蔽板覆盖在两个筒形永磁体的外柱面磁极上，所述瓦形屏蔽板通过转动连接盘与所述左、右半轴转动安装。此发明采用在所述两个筒形永磁体外设有一个转动屏蔽体的设计，具有受力均匀特点；只需通过动力输入轮输入较小的功率，便可达到在不同区域改变磁感应强度的目的；采用中空筒形导磁芯轴的设计，可使两个瓦形屏蔽板与中空筒形导磁芯轴形成导磁回路。

申请号为201010262419.6，名称为“一种磁场屏蔽罩”的发明涉及一种磁场屏蔽罩，包括罩体，该罩体的材料为铁镍合金板材，该铁镍合金板材进行如下两种热处理方式中的一种：a) 对该铁镍合金板材进行两次真空热退火或两次氢气保护热退火，第一次热退火温度控制在1100-1200 ℃之间，对铁镍合金板材加热2 小时后使其冷却，随后进行第二次热退火，第二次热退火温度控制在1100-1200 ℃之间，对铁镍合金板材加热4 小时后使其冷却；b) 对该铁镍合金板材进行两段式热退火，先将铁镍合金板材在1000 ℃条件下进行2小时加热后不进行冷却，紧接着在1100 ℃条件下进行4 小时加热，随后将铁镍合金板材自然冷却。该屏蔽罩可有效的进行电磁屏蔽，保护罩内设备、器件免受电磁干扰。

虽然上述两个专利中都涉及到了磁场屏蔽，但上述专利都没有采用用叠层的硅钢片层与永磁加工件之间留的间隙配合，来屏蔽磁场。也都不是用于解决机械加工精度的问题，并且上述专利也没有公开分瓣式的屏蔽装置和方法。因此，上述专利与本发明在技术领域、解决的技术问题等方面有较大的不同。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何在对永磁加工件进行车削、铣削或磨削等方式的加工时，避免磁场和机械振动对机械加工的影响，让永磁加工件能顺利的进行加工。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法，在对永磁加工件进行加工时，将永磁加工件中设有永磁体的部分用屏蔽罩罩住，使得永磁加工件中永磁体发出的磁感线在屏蔽罩与永磁加工件之间形成闭合回路，从而对永磁加工件产生的磁场进行屏蔽。

进一步地，屏蔽罩包括由硅钢片叠加成的硅钢筒，所述闭合回路是在永磁加工件中设有永磁体的部分套上屏蔽罩，并让永磁加工件与屏蔽罩之间留有间隙，使得永磁加工件中发出的磁感线改变了方向，在永磁加工件、间隙和硅钢筒之间形成闭合回路，从而对永磁加工件产生的磁场进行屏蔽。

进一步地，在屏蔽罩的两端设端盖，使得屏蔽罩对永磁加工件产生的径向方向的磁场进行屏蔽，而屏蔽罩两端的端盖对永磁加工件产生的轴向方向的磁场进行屏蔽。

进一步地，屏蔽罩还包括屏蔽筒和橡胶层，屏蔽筒由导磁材料制成，通过橡胶层将硅钢筒和屏蔽筒硫化成一个整体，且屏蔽筒设在硅钢筒的***，屏蔽筒对永磁加工件产生的径向方向的磁场进一步进行屏蔽。

进一步地，端盖包括硅钢盖，硅钢盖由硅钢片叠加而成，使得永磁加工件中发出的磁感线在永磁加工件、间隙和硅钢盖之间形成闭合回路，从而对永磁加工件产生的轴向方向的磁场进行屏蔽。

进一步地，端盖还包括屏蔽盖和端盖橡胶层，屏蔽盖由导磁材料制成，通过端盖橡胶层将硅钢盖和屏蔽盖硫化成一个整体，且屏蔽盖设在硅钢盖的外侧，屏蔽盖对对永磁加工件产生的轴向方向的磁场进一步进行屏蔽。

进一步地，屏蔽罩和端盖为分瓣式结构，能将屏蔽罩和端盖拆开；并在屏蔽罩和端盖上都开有安装孔，将分瓣式的屏蔽罩和端盖都套在永磁加工件上后，用螺栓穿过所述的安装孔能将屏蔽罩和端盖固定成一个整体。

一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽装置，永磁加工件中设有永磁体，永磁加工件上设有屏蔽罩，屏蔽罩包括由硅钢片叠加成的硅钢筒，在屏蔽罩与永磁加工件之间设有间隙。

进一步地，屏蔽罩还包括屏蔽筒和橡胶层，屏蔽筒设在硅钢筒的***，橡胶层将硅钢筒和屏蔽筒硫化成一个整体；屏蔽罩的两端设有端盖，端盖包括硅钢盖、屏蔽盖和端盖橡胶层；硅钢盖由硅钢片叠加而成，屏蔽盖设在硅钢盖的外侧，端盖橡胶层将硅钢盖和屏蔽盖硫化成一个整体。

进一步地，屏蔽罩和端盖为分瓣式结构，且屏蔽罩的下方设有支架；支架包括支撑块、支撑杆和底板，支撑块为圆弧状，支撑杆设在支撑块与底板之间。

本发明的优点是：

1.在永磁加工件上套上磁场屏蔽装置，使得对永磁加工件进行车削、铣削或磨削等方式的加工时，能屏蔽掉磁场的负面影响，提高对永磁加工件进行加工的精度和加工的质量，以及三坐标损计量的精度。

2.除了在磁强场度大的永磁加工件的径向方向设屏蔽罩进行磁场屏蔽，还在磁场强度相对较弱的永磁加工件的轴向方向设端盖进行了磁场屏蔽，从而对永磁加工件的各个方向都进行了全面的磁场屏蔽。

3.在屏蔽罩和端盖中都设有两层磁屏蔽结构，对永磁加工件产生的磁场在各个方向都进行两次屏蔽，进一步减小磁场对加工的影响。

4.将屏蔽罩和端盖都设置成分瓣式的结构，将屏蔽罩和端盖组成的磁场屏蔽装置套在永磁加工件上，能使磁场屏蔽装置与永磁加工件之间留有一定的间隙，不用随永磁加工件一起转动，能避免磁场屏蔽装置与永磁加工件一起转动易引起的松动和振动问题。

5.将屏蔽罩中的屏蔽筒和硅钢筒硫化在一起，并将端盖中的屏蔽盖和硅钢盖硫化在一起，能使屏蔽罩和端盖的结构稳固，拆装简便、快捷。

6.在屏蔽罩的下方设支架，并使支架中的支撑杆的长度可调，能根据永磁加工件的实际位置，调节支架的高度，使得放在支架上的屏蔽罩和端盖的高度总能与永磁加工件的高度相匹配。

附图说明

图1为实施例一的剖视示意图；

图2为图1中的屏蔽罩与端盖拆分后的示意图；

图3为实施例一套在永磁加工件上的剖视示意图；

图4为图3中沿A-A的剖视原理图；

图5为图3中永磁加工件沿A-A的剖视图；

图6为实施例一的立体结构示意图；

图7为实施例一中屏蔽罩和端盖拆分后的立体示意图；

图8为实施例一中屏蔽罩拆分后的立体示意图；

图9为实施例一中支架的立体示意图；

图中：1屏蔽罩、11屏蔽筒、12橡胶层、13硅钢筒、14间隙、2端盖、21屏蔽盖、22端盖橡胶层、23硅钢盖、24装配孔、3支架、31支撑块、32支撑杆、33底板、4安装孔、5永磁加工件、51永磁体。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做一步的描述：

实施例一

如图1、图2和图3所示，磁场屏蔽装置包括屏蔽罩1和端盖2，屏蔽罩1包括屏蔽筒11、橡胶层12和硅钢筒13，端盖2包括屏蔽盖21、端盖橡胶层22、硅钢盖23和装配孔24。其中硅钢筒13和硅钢盖23都是由多片薄硅钢片叠加而成的。而屏蔽筒11和屏蔽盖21可以是由纯铁和低碳钢、铁硅系合金、铁铝系合金、铁硅铝系合金、镍铁系合金、铁钴系合金、软磁铁氧体、非晶态软磁合金、超微晶软磁合金等导磁材料制成。

通过橡胶层12将硅钢筒13和屏蔽筒11硫化成一个整体，且屏蔽筒11设在硅钢筒13的***，使得屏蔽筒11、橡胶层12和硅钢筒13组成稳固的屏蔽罩1。通过端盖橡胶层22将硅钢盖23和屏蔽盖21硫化成一个整体，且屏蔽盖21设在硅钢盖23的外侧，使得屏蔽盖21、端盖橡胶层22和硅钢盖23组成稳固的端盖2。为了能将端盖2套在永磁加工件5上，端盖2上还开有贯通端盖2的装配孔24。

将屏蔽罩1和端盖2套在永磁加工件5上时，屏蔽罩1与永磁加工件5之间是留有间隙14的；且端盖2上的装配孔24的尺寸大于永磁加工件5的尺寸，使得端盖2与永磁加工件5之间也存在间隙14。事实上，屏蔽罩1和端盖2组成的磁场屏蔽装置是通过支架3进行支撑的，使得整个磁场屏蔽装置都只是套在永磁加工件5上，但并不与永磁加工件5接触。

如图6和图9所示，支架3包括支撑块31、支撑杆32和底板33，支撑块31设置成圆弧状，且支撑块31的内径等于或略小于屏蔽罩1的外径，使得磁场屏蔽装置放在支撑块31内时不易转动或移动。支撑杆32为长度可调的，能根据永磁加工件5的实际位置，调节支架3的高度，使得放在支架3上的屏蔽罩1和端盖2的高度总能与永磁加工件5的高度相匹配。

如图3、图4和图5所示，本实施例中，磁场屏蔽的原理如下：屏蔽罩1中的硅钢筒13由硅钢片叠加成，且硅钢筒13与永磁加工件5之间留有间隙14，由于硅钢片的磁导率远大于间隙14处的空气的磁导率，因此永磁加工件5中发出的磁感线从空隙进入到硅钢筒13中时，方向会产生大幅度偏转，且会在永磁加工件5、间隙14和硅钢筒13之间形成闭合回路，所以绝大多数的磁感线都改变了原来的运行方向，形成了所述的闭合回路。从而使得硅钢筒13对永磁加工件5中产生的磁场进行了屏蔽。

由于硅钢筒13中的硅钢片之间是存在很小的缝隙的，会有很少量的磁感线没有被屏蔽掉，形成一定的漏磁现象。而在硅钢筒13的***依次设有橡胶层12和屏蔽筒11，其中橡胶层12为非导磁材料的橡胶制成，屏蔽筒11由导磁材料制成。因此，屏蔽筒11的磁导率会远大于橡胶层12的磁导率，屏蔽筒11能对漏掉的很少量的磁感线再次进行屏蔽，进一步提高磁场屏蔽的效果。

如图1、图2、图6和图7所示，屏蔽筒11对永磁加工件5中产生的径向方向的磁场，或者说周向方向的磁场进行屏蔽。而端盖2则是对永磁加工件5中产生的轴向方向的磁场进行屏蔽，而端盖2的磁场屏蔽原理与屏蔽筒11进行磁场屏蔽的原理是相同的。端盖2中是先采用硅钢片叠加成的硅钢盖23对永磁加工件5中产生的磁场进行第一次屏蔽，而采用屏蔽盖21对永磁加工件5中产生的磁场进行进一步的屏蔽。

如图3、图6、图7和图8所示，为了让磁场屏蔽装置快速的安装到永磁加工件5上，进行磁场屏蔽，同时，也为了解决磁场屏蔽装置随永磁加工件5一起转动时易产生的松动和振动现象，让永磁加工件5能顺利的进行车削、铣削或磨削等方式的加工。磁场屏蔽装置中的屏蔽罩1和端盖2之间是可拆分的，且屏蔽罩1和端盖2也是分瓣式结构，使得屏蔽罩1和端盖2本身也是可拆分的。且磁场屏蔽装置套在永磁加工件5上时，屏蔽罩1和端盖2都与永磁加工件5之间存在间隙14，磁场屏蔽装置是靠支架3进行支撑和固定的。

为了实现屏蔽罩1和端盖2的分瓣式结构，是通过橡胶层12将硅钢筒13和屏蔽筒11硫化成一个整体，以及通过端盖橡胶层22将硅钢盖23和屏蔽盖21硫化成一个整体。本实施例中，屏蔽罩1和端盖2都是分成2瓣，且每瓣都是一个独立的、稳固的整体。为了将2瓣的屏蔽罩1和2瓣的端盖2组成一个磁场屏蔽装置的整体，在屏蔽罩1和端盖2上都开有安装孔4，用螺栓穿过安装孔4能将屏蔽罩1和端盖2连接、固定成一个整体。

如图1至图9所示，当要对永磁加工件5进行磁场屏蔽和机械加工时，只需先将2瓣屏蔽罩1和2瓣端盖2包裹在永磁加工件5上，然后用螺栓穿过屏蔽罩1和端盖2上的安装孔4将屏蔽罩1和端盖2连接成一个整体的磁场屏蔽装置。并在屏蔽罩1放在支架3的圆弧状支撑块31中，调节支撑杆32的高度使端盖2与永磁加工件5之间留有较小的间隙14。

实施例二

与实施例一的不同之处在于，屏蔽罩1仅包括硅钢筒13，而没有屏蔽筒11，硅钢筒13中的硅钢片之间用螺杆穿过，并在螺杆两端用螺母拧紧，从而压紧硅钢片。端盖2也仅包括硅钢盖23，而没有屏蔽盖21，硅钢盖23中的硅钢片之间用螺杆穿过，并在螺杆两端用螺母拧紧。也就是说，在屏蔽罩1和端盖2上都只进行一次磁场屏蔽。本实施例可应用于永磁加工件5产生的磁场强度不大的工况中，能节约磁场屏蔽装置的制作成本。

实施例三

与实施例一的不同之处在于，屏蔽罩1和端盖2都不是分瓣式结构，而是让屏蔽罩1和端盖2的截面都是一个完整的圆环。且将屏蔽罩1和端盖2硫化成一个整体，或是焊接成一个整体。本实施例可应用于永磁加工件5的一端易拆卸的工况中，安装磁场屏蔽装置时，先将永磁加工件5的一端拆出，将整体的磁场屏蔽装置直接套在永磁加工件5上，再装上永磁加工件5的一端即可。

很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法，其特征在于，在对永磁加工件（5）进行加工时，将永磁加工件（5）中设有永磁体（51）的部分用屏蔽罩（1）罩住，使得永磁加工件（5）中永磁体（51）发出的磁感线在屏蔽罩（1）与永磁加工件（5）之间形成闭合回路，从而对永磁加工件（5）产生的磁场进行屏蔽。

2.根据权利要求1所述的一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法，其特征在于，屏蔽罩（1）包括由硅钢片叠加成的硅钢筒（13），所述闭合回路是在永磁加工件（5）中设有永磁体（51）的部分套上屏蔽罩（1），并让永磁加工件（5）与屏蔽罩（1）之间留有间隙（14），使得永磁加工件（5）中发出的磁感线改变了方向，在永磁加工件（5）、间隙（14）和硅钢筒（13）之间形成闭合回路，从而对永磁加工件（5）产生的磁场进行屏蔽。

3.根据权利要求2所述的一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法，其特征在于，在屏蔽罩（1）的两端设端盖（2），使得屏蔽罩（1）对永磁加工件（5）产生的径向方向的磁场进行屏蔽，而屏蔽罩（1）两端的端盖（2）对永磁加工件（5）产生的轴向方向的磁场进行屏蔽。

4.根据权利要求3所述的一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法，其特征在于，屏蔽罩（1）还包括屏蔽筒（11）和橡胶层（12），屏蔽筒（11）由导磁材料制成，通过橡胶层（12）将硅钢筒（13）和屏蔽筒（11）硫化成一个整体，且屏蔽筒（11）设在硅钢筒（13）的***，屏蔽筒（11）对永磁加工件（5）产生的径向方向的磁场进一步进行屏蔽。

5.根据权利要求3所述的一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法，其特征在于，端盖（2）包括硅钢盖（23），硅钢盖（23）由硅钢片叠加而成，使得永磁加工件（5）中发出的磁感线在永磁加工件（5）、间隙（14）和硅钢盖（23）之间形成闭合回路，从而对永磁加工件（5）产生的轴向方向的磁场进行屏蔽。

6.根据权利要求5所述的一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法，其特征在于，端盖（2）还包括屏蔽盖（21）和端盖橡胶层（22），屏蔽盖（21）由导磁材料制成，通过端盖橡胶层（22）将硅钢盖（23）和屏蔽盖（21）硫化成一个整体，且屏蔽盖（21）设在硅钢盖（23）的外侧，屏蔽盖（21）对对永磁加工件（5）产生的轴向方向的磁场进一步进行屏蔽。

7.根据权利要求3至6中任意一项所述的一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽方法，其特征在于，屏蔽罩（1）和端盖（2）为分瓣式结构，能将屏蔽罩（1）和端盖（2）拆开；并在屏蔽罩（1）和端盖（2）上都开有安装孔（4），将分瓣式的屏蔽罩（1）和端盖（2）都套在永磁加工件（5）上后，用螺栓穿过所述的安装孔（4）能将屏蔽罩（1）和端盖（2）固定成一个整体。

8.一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽装置，永磁加工件（5）中设有永磁体（51），其特征在于，永磁加工件（5）上设有屏蔽罩（1），屏蔽罩（1）包括由硅钢片叠加成的硅钢筒（13），在屏蔽罩（1）与永磁加工件（5）之间设有间隙（14）。

9.根据权利要求8所述的一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽装置，其特征在于，屏蔽罩（1）还包括屏蔽筒（11）和橡胶层（12），屏蔽筒（11）设在硅钢筒（13）的***，橡胶层（12）将硅钢筒（13）和屏蔽筒（11）硫化成一个整体；屏蔽罩（1）的两端设有端盖（2），端盖（2）包括硅钢盖（23）、屏蔽盖（21）和端盖橡胶层（22）；硅钢盖（23）由硅钢片叠加而成，屏蔽盖（21）设在硅钢盖（23）的外侧，端盖橡胶层（22）将硅钢盖（23）和屏蔽盖（21）硫化成一个整体。

10.根据权利要求9所述的一种含有永磁体工件的机加工磁场屏蔽装置，其特征在于，屏蔽罩（1）和端盖（2）为分瓣式结构，且屏蔽罩（1）的下方设有支架（3）；支架（3）包括支撑块（31）、支撑杆（32）和底板（33），支撑块（31）为圆弧状，支撑杆（32）设在支撑块（31）与底板（33）之间。