CN102284893A - 一种高精密永磁铁座的磨削方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于特殊材料的精密元器件加工技术，涉及一种软磁合金类零件高精度基准转换的加工方法。本发明设计一种辅助定位工装，解决了多面相互垂直问题；配合高精度基准块，转换测量基准，解决了加工中实际加工尺寸难以确定的问题；通过工装转换加工基准，设置加工进给终点，改变了此类零件加工中每个零件、每次加工都需要找正、测量的缺点；另外，通过优化加工参数，选用合理的砂轮和冷却方式避免了磁衰弱现象。本发明与以往加工方法相比，改变了以往此类零件装夹、定位困难，加工中多次装夹、找正的问题；能够同时保证各侧面间较高的位置精度和尺寸精度；大幅度提高了加工效率，使尺寸上有很好的一致性，稳定了加工质量。

Description

一种高精密永磁铁座的磨削方法

技术领域

本发明涉及一种磨削加工方法，尤其是一种软磁合金类高精密永磁铁座的磨削方法。

背景技术

某加速度计永磁铁座零件材料为1J50软磁合金，零件尺寸、位置精度要求高，而且需要同时保证其上各平面的垂直度、平面度和平行度等要求。由于零件呈圆方结构，加工要素为四方的两组平行面，加工基准面为外圆，装夹困难。同时，零件待加工面与圆台中心线最大距离误差在0.01mm以内，以外圆为基准确定待加工面的加工余量，或拉直平面后，再测量外圆高点值，由于两次测量的误差累计，很难达到0.01mm以内的精度要求，经常导致两组侧面的垂直度与它们对中心的尺寸精度没法同时保证，零件最终尺寸一致性差等现象。而且需要逐个零件在一定范围在反复拉直被加工表面，反复测量基准外圆最高点，极大的降低加工效率，不适用批量生产。

同时，1J50软磁合金材料的导磁率高，对加工热十分敏感，磨削加工中经常出现过量磨削热导致磁性衰减。需要控制磨削吃刀量和采用合适的冷却方式，防止磨削加工过程中产生过量磨削热对零件材料磁性能的影响，以此为原则确定磨削方案，选择合适的工艺参数成为其加工的关键。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有技术加速度计永磁铁座零件加工存在的反复装夹定位，测量困难且精度差等问题；解决切削中产生的高切削热导致的磁衰弱问题；满足同时保证两组平面度和垂直度的要求和零件的磁功能要求，本发明提供一种在平磨加工中，能够有效定位、安装加速度计永磁铁座零件，同时保证垂直度、对称度和高尺寸精度要求，减少加工中出现的反复装夹定位、测量的方法，并提出了的此类材料合适的磨削加工参数。

本发明的技术解决方案为：一种高精密永磁铁座的磨削方法，其包括如下步骤：

步骤1：制作定位胎具

根据永磁铁座外型，确定装夹定位面，按照永磁铁座定位外圆、端面以及工作台大小确定胎具形状和尺寸，分别制作第一定位胎具(11)和第二定位胎具(12)；

步骤2：拼装精密基准块

按零件设计图或平磨加工工序要求尺寸，分别拼第一精密块规和第二精密块规；

步骤3：装夹首件永磁铁座

平口钳吸附在平磨机床的磁力平台上，将永磁铁座方台上相距较近的一组侧面中的一面，靠紧第一定位胎具(11)的定位侧面，同时永磁铁座的外圆靠在第一定位胎具(11)底部较高的平面上，然后一起置于平口钳上，夹紧永磁铁座圆端面和方底面；

步骤4：确定首件永磁铁座加工余量

将装夹后的零件磨去微小的余量，拆卸零件，放于测量平台上，与第一精密块规对比，其差值即为再次装夹后所要精确磨削的总余量；

步骤5：平磨首件靠近永磁铁座圆端面中心的第一侧面(1)

按步骤3的方法，再次装夹首件永磁铁座后，根据磁性材料特性和步骤4确定的余量，对靠近永磁铁座圆端面中心的第一侧面(1)进行平磨加工，使其达到较高的平面度，满足对圆台中心线的尺寸要求和平行度要求；

步骤6：平磨其他永磁铁座靠近中心的第一侧面(1)

首件永磁铁座磨削完成后，将砂轮当前垂直进给方向的高度点设为零点，再依次装夹其他永磁铁座，磨削靠近中心的第一侧面(1)，至当前设定的零点位置，即可完成零件此面的加工；

步骤7：排布吸附永磁铁座

拆下永磁铁座，并清洁上一平磨过的侧面和机床工作台表面，以上一平磨过的第一侧面(1)定位，将多个永磁铁座排布于工作台上，加磁力吸附；

步骤8：平磨靠近中心的第二侧面(2)

根据磁性材料特性，对多个永磁铁座的靠近中心的第二侧面(2)同时进行平磨加工，使其满足设计要求；

步骤9：更换胎具，装夹首件永磁铁座

打开平口钳，拆掉第一定位胎具(11)，更换第二定位胎具(12)；永磁铁座远离中心的第三侧面(3)朝上，将永磁铁座外圆装入第二定位胎具(12)内孔中，方台内端面靠紧第二定位胎具(12)的端面，平口钳夹紧永磁铁座平磨后的两侧面，即第一侧面(1)和第二侧面(2)；

步骤10：确定首件永磁铁座加工余量

将装夹后的零件磨去微小的余量，拆卸零件，放于测量平台上，与第二精密块规对比，其差值即为再次装夹后所要精确磨削的总余量；

步骤11：平磨首件永磁铁座远离中心的第三侧面(3)

按步骤9的方法，再次装夹永磁铁座后，根据磁性材料特性和步骤10确定的余量，对永磁铁座远离中心的第三侧面(3)进行平磨加工，使其达到较高的平面度，满足对圆台中心线的尺寸要求和平行度要求；

步骤12：平磨其他永磁铁座远离中心的第三侧面(3)

首件磨削完成后，将砂轮当前垂直进给方向的高度点设为零点，再依此装夹其他零件，磨削远离中心的第三侧面(3)，至当前设定的零点位置，即可完成永磁铁座此面的加工；

步骤13：再次排布吸附永磁铁座

拆下永磁铁座，并清洁前一平磨加工的侧面和机床工作台表面，以前一平磨加工的的第三侧面(3)定位，将多个零件排布于工作台上，加磁力吸附；

步骤14：平磨远离中心的第四侧面(4)

根据磁钢材料特性，对多个永磁铁座的第四侧面(4)同时进行平磨加工，使其满足设计要求；

所述第一定位胎具(11)为L型平面开口结构，在其开口底面(13)为具有高度差的台阶面，较高台阶面为第一台阶面(14)，较低的台阶为第二台阶面(15)，

所述第二定位胎具(12)为具有一盲孔的长方形柱体结构，

所述步骤5、步骤6、步骤8、步骤11、步骤12、步骤14中永磁铁座磨削加工时其磨削参数为：

进刀：≤0.005mm/行程；

转速：3000r/min；

纵向：4～6m/min；

横向：0.3mm/单程；

砂轮：白刚玉砂轮，粒度为46#；

结合剂：选择陶瓷结合剂，硬度K6。

进一步地，上述L型平面开口的侧面(16)与第一台阶面(14)的垂直度小于0.005mm。

进一步地，上述L型平面开口的侧面(16)、第一台阶面(14)的平面度小于0.005mm。

进一步地，上述第一台阶面(14)与第二台阶面(15)的高度差为0.3～0.6mm。

进一步地，上述第二定位胎具(12)盲孔与永磁铁座配合间隙小于0.005mm；

进一步地，上述第二定位胎具(12)盲孔光度小于Ra0.8。

进一步地，上述步骤5、6、8、11、12、14中对永磁铁座磨削加工时要采用加入水溶磨削液的方式。

进一步地，上述永磁铁座在平磨加工后，还包括用酒精清洗永磁铁座的步骤。

本发明的有益效果：本发明是采用2个工装胎具定位，两次加工分别都以外圆定位，平口钳夹紧，两个相对面一组进行加工，解决零件装夹不稳定，找正、测量困难的问题，使得零件同时达到很高的垂直度、对称度、平面度和相对位置尺寸精度的要求，而且加工零件具有很好的一致性，极大的提高加工效率和加工质量。这种通过定位胎具和相应夹具组合使用，保证零件定位关系的要求和实现零件基准转换，同时简化找正和测量次数的方法，为加速度永磁铁零件加工提供了新的思路，在一些类似形状与设计要求的零件的加工中，得到了很好的应用。

附图说明

图1是永磁铁座的加工流程图；

图2是永磁铁座的主视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是第一定位胎具的三视图；

图5是第二定位胎具的主视图和右视图；

图6是第一定位胎具与永磁铁座的组合装夹示意图；

图7是第二定位胎具与永磁铁座的组合装夹示意图；

其中1：第一侧面，2：第二侧面，3：第三侧面，4：第四侧面，10：零件，11：第一定位胎具，12：第二定位胎具13：底面，14：第一台阶面，15：第二台阶面，16：侧面。

具体实施方式

下面结合说明书附图并通过具体实施方式对本发明作进一步的说明。

请参阅图2和图3，图2是本发明加速度计永磁铁座零件的加工方法一较佳实施方式中的某加速度计永磁铁座零件的主视图，图3是图2的左视图。本实施方式中，所述零件，一端为圆环台，另一端为方台。零件尺寸，高度

方台长

宽

厚度H＝3.8mm，且要求方台第一侧面1与第三侧面3的垂直度为φ0.02，第三侧面3基准面与圆台中心尺寸为8.5±0.01mm，第一侧面1基准与圆台中心尺寸为6.75mm，为了保证这些设计所要求的尺寸、位置精度，在加工过程中必须保证各面有较高的平面度，保证一组面间有很高的平行度。

通过对零件具体结构和材料性质的分析，本实施方式中，所述加速度永磁铁座零件的加工方法步骤如下，其流程图如图1所示：

步骤1：制作定位夹具

由于要加工平面分别为永磁铁座的第一侧面1、第二侧面2、第三侧面3和第四侧面4，需要制作两种定位胎具，具体过程如下：

(1)磨削第一侧面1、第二侧面2的第一定位胎具11

第一定位胎具11为L型平面开口结构，在其开口底面13为具有高度差的台阶面，较高台阶面为第一台阶面14，较低的台阶为第二台阶面15，第一台阶面14宽度为4.5～5mm，如附图4所示；

(2)磨削第三侧面3、第四侧面4的第二定位胎具12

第二定位胎具12为具有一盲孔的长方形柱体结构，如附图5所示。在加工过程中，其孔为定位面，孔径为方台的宽度，和永磁铁座配合间隙小于0.005mm，光度小于Ra0.8；

步骤2：拼装精密基准块

按永磁铁座设计图或平磨加工工序要求尺寸，分别拼13.500mm的第一精密块规和15.240mm的第二精密块规。

步骤3：装夹首件永磁铁座

平口钳吸附在平磨机床的磁力平台上，将永磁铁座的第一侧面1朝上，第四侧面靠紧第一定位胎具11的定位侧面16，同时永磁铁座外圆靠在第一定位胎具11底部的第一台阶面14上，然后一起置于平口钳上，夹紧永磁铁座圆端面和方底面，如图6所示。

步骤4：确定首件永磁铁座加工余量

将装夹后的永磁铁座磨去微小的余量，约0.03mm，拆卸永磁铁座，与第一精密块规放于同一测量平台上，永磁铁座第一侧面1与平台贴合。高度尺以第一精密块规13.500mm的上表面为基准，测量永磁铁座圆台的高度，即获得第一侧面1面方向上圆台表面高点与第一侧面1的距离，即为再次装夹后所要精确磨削的总余量。

步骤5：平磨加工首件永磁铁座的第一侧面1

按步骤3的方法，再次装夹永磁铁座后，开启水冷，根据磁性材料特性和步骤4确定的余量，对永磁铁座第一侧面1进行平磨加工，保证尺寸6.75mm，使其达到较高的平面度，满足对圆环台中心线的尺寸要求，采用的磨削参数如下：

进刀：≤0.005mm/行程；

转速：3000r/min；

纵向：4～6m/min；

横向：0.3mm/单程；

砂轮：白刚玉砂轮，粒度为46#；

结合剂：选择陶瓷结合剂，硬度K6

宏观看到磨削中产生的火花极弱。

步骤6：平磨加工其他永磁铁座的第一侧面1

首件磨削完成后，将砂轮当前垂直进给方向的高度点设为零点，再依次装夹其他永磁铁座，按首件相同的磨削方式和加工参数磨削其他永磁铁座的第一侧面1，至当前设定的零点位置，即可完成永磁铁座此面的加工。

步骤7：排布吸附永磁铁座

平磨第一侧面1后，将永磁铁座拆下，并清洁第一侧面1和机床工作台表面，根据工作台的尺寸，将多个永磁铁座在JE525平磨机上排成15行，10列，共150个永磁铁座，以第一侧面1定位，排布于工作台上，加13MP磁力吸附。

步骤8：平磨加工永磁铁座第二侧面2

开启水冷，将前面排布好的多个永磁铁座先充分冷却后，根据加速度永磁铁座材料特性，采用相应的调整后的加工参数，进行加速度永磁铁座第二侧面2的平磨加工，保证尺寸

所采用的加工方式和加工参数如同步骤5所述。

步骤9：更换胎具，装夹首件永磁铁座

打开平口钳，卸下第一定位胎具11，更换第二定位胎具12。永磁铁座的第三侧面3朝上，将永磁铁座外圆装入第二定位胎具12的内孔中，方台内端面靠紧第二定位胎具12的端面，平口钳夹紧永磁铁座平磨后的两侧面第一侧面1和第二侧面2，如图7所示。

步骤10：确定首件永磁铁座第三侧面3的加工余量

将装夹后的永磁铁座磨去微小的余量，约0.03mm，拆卸永磁铁座，与第二精密块规放于同一测量平台上，永磁铁座第三侧面3与平台贴合。高度尺以第二精密块规15.245mm的上表面为基准，测量永磁铁座圆台的高度，即获得第一侧面方向上圆台表面高点与第三侧面3的距离，即为再次装夹后所要精确磨削的总余量。

步骤11：平磨加工永磁铁座第三侧面3

按步骤9的方法，再次装夹永磁铁座后，开启水冷，根据磁性材料特性和步骤10确定的余量，对永磁铁座进行平磨加工，保证尺寸8.5±0.01mm。并使其达到较高的平面度，并且满足对圆台中心线的尺寸要求，所采用的磨削方法和加工参数如同步骤5所述。

步骤12：平磨加工其他永磁铁座的第三侧面3

首件磨削完成后，将砂轮当前垂直进给方向的高度点设为零点，再依次装夹其他永磁铁座，按首件相同的磨削方式和加工参数磨削其他永磁铁座的第三侧面3，至当前设定的零点位置，即可完成永磁铁座此面的加工。

步骤13：再次排布吸附永磁铁座

平磨第三侧面3后，拆下永磁铁座，并清洁第三侧面3和机床工作台表面，根据工作台的尺寸，将多个永磁铁座在JE525平磨机上排成15行，10列，共150个永磁铁座，以第三侧面3定位，紧密、平行排布于工作台上，加13MP磁力吸附。

步骤14：平磨加工永磁铁座第四侧面4

开启水冷，将前面排布好的多个永磁铁座先充分冷却后，根据加速度永磁铁座材料特性，采用相应的调整后的加工参数，加工第四侧面4，保证尺寸保证

所采用的加工方式和加工参数如同步骤5中所述。

作为本发明的一个优选方式，L型平面开口的侧面16与第一台阶面14的垂直度小于0.005mm。

作为本发明的又一优选方式，上述L型平面开口的侧面16、第一台阶面14的平面度小于0.005mm。

作为本发明的另一优选方式，上述第一台阶面14与第二台阶面15的高度差为0.3～0.6mm。

作为本发明的一个优选方式，上述第二定位胎具12盲孔与永磁铁座配合间隙小于0.005mm ；

作为本发明的又一优选方式，上述第二定位胎具12盲孔光度小于Ra0.8。

作为本发明的又一优选方式，上述步骤5、6、8、11、12、14中对永磁铁座磨削加工时要采用加入水溶磨削液的方式，使永磁铁座的温度上升在一定范围内，确保磨削加工对永磁铁座的磁性能削弱的影响最小。

作为本发明的又一优选方式，上述永磁铁座在平磨加工后，还包括用酒精清洗永磁铁座的步骤，用酒精脱去水溶磨削液以防止永磁铁座生锈。

本发明利用夹具设计，对加速度计永磁铁零件进行装夹定位，通过零件靠紧胎具侧面和平口钳装夹两平行度较高的平面，使所磨削的两组平面间达到较高的垂直度要求。更进一步，在磨一组平行边时，只需对首件进行余量测量，其余零件在安装于定位胎具后，其磨削最终位置通过设定磨削零点来自动保证。在磨削对应的平行边时，以磨好的边为基准吸附在平台上，通过保证两平行边的距离，实现所有零件一体化磨削加工。该方法使得加速度计永磁铁零件的装夹方便可靠，极大减少了打表测量次数，减少人工操作，缩短加工周期，提高加工效率和质量。

另外，本发明涉及的工装胎具的组合形式，对此类零件定位基准和尺寸基准的转换方式以及零件平磨加工参数根据实际需要所作的调整如不超出本发明构思，且是本发明权利要求所描述的内容，则仍属于本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种高精密永磁铁座的磨削方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：制作定位胎具

根据永磁铁座外型，确定装夹定位面，按照永磁铁座定位外圆、端面以及工作台大小确定胎具形状和尺寸，分别制作第一定位胎具(11)和第二定位胎具(12)；

步骤2：拼装精密基准块

按零件设计图或平磨加工工序要求尺寸，分别拼第一精密块规和第二精密块规；

步骤3：装夹首件永磁铁座

平口钳吸附在平磨机床的磁力平台上，将永磁铁座方台上相距较近的一组侧面中的一面，靠紧第一定位胎具(11)的定位侧面，同时永磁铁座的外圆靠在第一定位胎具(11)底部较高的平面上，然后一起置于平口钳上，夹紧永磁铁座圆端面和方底面；

步骤4：确定首件永磁铁座加工余量

将装夹后的零件磨去微小的余量，拆卸零件，放于测量平台上，与第一精密块规对比，其差值即为再次装夹后所要精确磨削的总余量；

步骤5：平磨首件靠近永磁铁座圆端面中心的第一侧面(1)

按步骤3的方法，再次装夹首件永磁铁座后，根据磁性材料特性和步骤4确定的余量，对靠近永磁铁座圆端面中心的第一侧面(1)进行平磨加工，使其达到较高的平面度，满足对圆台中心线的尺寸要求和平行度要求；

步骤6：平磨其他永磁铁座靠近中心的第一侧面(1)

首件永磁铁座磨削完成后，将砂轮当前垂直进给方向的高度点设为零点，再依次装夹其他永磁铁座，磨削靠近中心的第一侧面(1)，至当前设定的零点位置，即可完成零件此面的加工；

步骤7：排布吸附永磁铁座

拆下永磁铁座，并清洁上一平磨过的侧面和机床工作台表面，以上一平磨过的第一侧面(1)定位，将多个永磁铁座排布于工作台上，加磁力吸附；

步骤8：平磨靠近中心的第二侧面(2)

根据磁性材料特性，对多个永磁铁座的靠近中心的第二侧面(2)同时进行平磨加工，使其满足设计要求；

步骤9：更换胎具，装夹首件永磁铁座 

打开平口钳，拆掉第一定位胎具(11)，更换第二定位胎具(12)；永磁铁座远离中心的第三侧面(3)朝上，将永磁铁座外圆装入第二定位胎具(12)内孔中，方台内端面靠紧第二定位胎具(12)的端面，平口钳夹紧永磁铁座平磨后的两侧面，即第一侧面(1)和第二侧面(2)；

步骤10：确定首件永磁铁座加工余量

将装夹后的零件磨去微小的余量，拆卸零件，放于测量平台上，与第二精密块规对比，其差值即为再次装夹后所要精确磨削的总余量；

步骤11：平磨首件永磁铁座远离中心的第三侧面(3)

按步骤9的方法，再次装夹永磁铁座后，根据磁性材料特性和步骤10确定的余量，对永磁铁座远离中心的第三侧面(3)进行平磨加工，使其达到较高的平面度，满足对圆台中心线的尺寸要求和平行度要求；

步骤12：平磨其他永磁铁座远离中心的第三侧面(3)

首件磨削完成后，将砂轮当前垂直进给方向的高度点设为零点，再依此装夹其他零件，磨削远离中心的第三侧面(3)，至当前设定的零点位置，即可完成永磁铁座此面的加工；

步骤13：再次排布吸附永磁铁座

拆下永磁铁座，并清洁前一平磨加工的侧面和机床工作台表面，以前一平磨加工的的第三侧面(3)定位，将多个零件排布于工作台上，加磁力吸附；

步骤14：平磨远离中心的第四侧面(4)

根据磁钢材料特性，对多个永磁铁座的第四侧面(4)同时进行平磨加工，使其满足设计要求；

所述第一定位胎具(11)为L型平面开口结构，在其开口底面(13)为具有高度差的台阶面，较高台阶面为第一台阶面(14)，较低的台阶为第二台阶面(15)，

所述第二定位胎具(12)为具有一盲孔的长方形柱体结构，

所述步骤5、步骤6、步骤8、步骤11、步骤12、步骤14中永磁铁座磨削加工时其磨削参数为：

进刀：≤0.005mm/行程；

转速：3000r/min；

纵向：4～6m/min； 

横向：0.3mm/单程；

砂轮：白刚玉砂轮，粒度为46#；

结合剂：选择陶瓷结合剂，硬度K6。

2.根据权利要求1所述的高精密永磁铁座的磨削方法，其特征在于：L型平面开口的侧面(16)与第一台阶面(14)的垂直度小于0.005mm。

3.根据权利要求1所述的高精密永磁铁座的磨削方法，其特征在于：L型平面开口的侧面(16)、第一台阶面(14)的平面度小于0.005mm。

4.根据权利要求1所述的高精密永磁铁座的磨削方法，其特征在于：第一台阶面(14)与第二台阶面(15)的高度差为0.3～0.6mm。

5.根据权利要求1所述的高精密永磁铁座的磨削方法，其特征在于：第二定位胎具(12)盲孔与永磁铁座配合间隙小于0.005mm。

6.根据权利要求1所述的高精密永磁铁座的磨削方法，其特征在于：第二定位胎具(12)盲孔光度小于Ra0.8。

7.根据权利要求1所述的高精密永磁铁座的磨削方法，其特征在于：步骤5、6、8、11、12、14中对永磁铁座磨削加工时要采用加入水溶磨削液的方式。

8.根据权利要求1所述的高精密永磁铁座的磨削方法，其特征在于：永磁铁座在平磨加工后，还包括用酒精清洗永磁铁座的步骤。 

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