CN107877274B - 孔管磁体内圆加工方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种孔管磁体内圆加工设备，所述加工设备包括基座，所述基座的左部上安装有一旋转机构，所述基座的右部上安装有一可在X、Y、Z三坐标上移动的驱动台，在所述旋转机构的中心套设有一个具有锁紧机构的卡盘，以把所述孔管磁体夹紧进行加工，在所述孔管磁体周围增加一圈弹性体，在所述驱动台上设置有高速旋转机构，所述高速旋转机构的中心安装有可拆卸的用于避免磨削加工时所述孔管磁体震颤的弹性磨头。本发明避免了薄壁孔管类磁体加工过程中出现碎裂，提高了成品率；另一方面也避免了孔管内孔的大小头现象，提高了产品的内孔加工精度。

Description

孔管磁体内圆加工方法和设备
技术领域
本发明属于稀土永磁钕铁硼材料的加工领域，具体来说，涉及一种孔管磁体内圆加工方法和设备。
背景技术
稀土永磁钕铁硼材料最重要的应用领域之一是支撑现代电子信息产业的重要基础材料，与人们的生活息息相关，小到手表、照相机、录音机、CD机、VCD机、计算机硬盘、光盘驱动器，大到汽车、发电机、医疗仪器等，永磁材料无所不在。稀土永磁体往往由于应用环境的不同,具有不同的形状,例如瓦片、直条、圆环、孔管或各种异形件等等。其中，带纵向通孔的永磁体(例如，圆筒状或者圆环状永磁体)的市场需求量非常大。对于这种形状的永磁体，加工方法根据通孔形状的不同而不同。
通常对于孔管可以直接进行掏孔。为了节约材料，也可以先在要掏去的部分上打一个孔，然后进行线切割穿丝掏孔，在将丝从孔中取出后，对孔管内外圆进行磨加工，直至所需要的尺寸和表面粗糙度。对于圆片则可以先按照上述方法加工成孔管，而后切割成薄片。
也可以采用特定的压制设备或者装置例如专利CN101182603A所示用磁粉直接取向压制成形孔管，烧结后进行内外圆加工。
无论采取何种内孔成形和加工方法，为了达到产品要求尺寸精度都需要对内孔进行最终的研磨加工。有些磁体管壁非常薄，而经过烧结后的磁体又非常脆，如果采用普通磨床进行三爪直接夹紧则无法避免管壁部分接触点受力过大发生碎裂。同时当孔管较长时，砂轮支撑壁受力变形大就会出现让刀，造成加工后的内孔一端大一端小，或者两端大中间小的现象，使得内孔超差达不到要求。对于圆片类磁体，如果预先加工的磁管过长则会出现部分产品内孔过大，而部分产品内孔又太小，不仅产品合格率低，而且给后期检查增添困难；如果预先加工的磁管短，加工效率则较低，也会增加磁体的生产成本。
另外，在研磨时高速转速的砂轮和磁体内孔壁接触磨削时会发生一定程度的震颤。这种震颤不仅对内孔的精度和粗糙度造成影响，当磁体壁薄时还容易造成隐裂或者直接碎裂，降低成品率，同时如果防护不当可能致使磁体碎片飞出对人体造成伤害。例如在导航系统和控制系统中应用的辐射取向环形磁体，和传统瓦形拼接环磁体相比由于碎裂致使成品率非常低仅在50％左右。
对于上述加工问题，在陶瓷生产上也曾遇到。专利CN203853887U就提出了一种弹性结构陶瓷产品内孔加工夹具装置，吸收研磨棒产生的震颤。但是这一装置如果应用于磁体加工一方面磁体直接接触的夹紧机构固定夹为硬质材料，容易使稀土孔管磁体局部受力夹碎。另一方面弹性体距被加工件远，考虑到夹紧机构的质量惯性以及相互之间的摩擦力，对于研磨棒施加在被加工件上振动的吸收效果有限。
发明内容
为了提高孔管磁体的成品率和内孔的加工精度，本发明的目的在于提供一种孔管磁体内圆加工方法和设备，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种孔管磁体内圆加工设备，所述加工设备包括基座，所述基座的左部上安装有一旋转机构，所述基座的右部上安装有一可在X、Y、Z三坐标上移动的驱动台，在所述旋转机构的中心套设有一个具有锁紧机构的卡盘，以把所述孔管磁体夹紧进行加工，在所述驱动台上设置有高速旋转机构，所述高速旋转机构的中心安装有可拆卸的用于避免磨削加工时所述孔管磁体震颤的弹性磨头。
作为对本发明所述的加工设备的进一步说明，优选地，所述卡盘为具有三爪的三爪卡盘。
作为对本发明所述的加工设备的进一步说明，优选地，在所述卡盘的三爪上固定一圈弹性垫片，以使得所述卡盘对所述孔管磁体外壁的夹紧力通过所述弹性垫片调整后更加均匀的传递到所述孔管磁体的圆周上。
作为对本发明所述的加工设备的进一步说明，优选地，在所述孔管磁体周围增加一圈弹性体，使得所述卡盘的夹紧力均匀的施加在孔管磁体表面，从而避免了磁体在装卡时受力过于集中而碎裂。
作为对本发明所述的加工设备的进一步说明，优选地，所述弹性体包括支撑套、夹紧螺母、中间套和第一缓冲垫，在所述支撑套和所述孔管磁体之间通过所述第一缓冲垫支撑，在所述第一缓冲垫之间通过所述中间套隔开，所述中间套的两端通过所述夹紧螺母夹紧，当所述孔管磁体受到所述第一缓冲垫的均匀的收缩力固定在所述中间套内。
作为对本发明所述的加工设备的进一步说明，优选地，所述支撑套、所述夹紧螺母和所述中间套为合成一体的缓冲套。
作为对本发明所述的加工设备的进一步说明，优选地，所述弹性磨头包括弹性磨体和磨削面，所述弹性磨体的大端圆周上开设有若干个槽，且在所述弹性磨体的大端端面设置有一阶梯孔，在所述阶梯孔内卡设有一用于把所述磨削面撑成夹角不大于10°的锥形撑片，以使所述夹角可以通过调整不同的所述撑片在内孔中的深度来适应不同尺寸和长度内孔的所述孔管磁体。
作为对本发明所述的加工设备的进一步说明，优选地，所述弹性垫片为丁晴橡胶套。
采用上述加工设备的孔管磁体内孔加工方法，所述加工方法包括：(s1)将所述弹性体的外周与所述卡盘的内侧紧密贴合，使得所述卡盘的夹紧力均匀的施加在孔管磁体表面；(s2)通过调整所述卡盘使所述弹性体的内周与孔管磁体的外周部分接触，以抵消磨头震颤的影响，又把孔管磁体的移动限制在可控的范围内，避免孔管磁体移动过大影响加工精度，减少了预留加工量；(s3)控制所述驱动台向所述旋转机构移动，调整所述弹性磨头的位置，使得所述弹性磨头与所述卡盘上夹设的孔管磁体的内孔中心对准；(s4)控制所述驱动台继续向所述旋转机构移动，并同时开启所述高速旋转机构，完成对孔管磁体内孔的磨削加工。
由此可见，本发明的优点：1)使得磁体受到均匀的夹紧力，在避免了孔管特别是薄壁孔管局部受力碎裂的同时收了加工时磨头产生的震颤，结构简单容易实现；2)经过缓冲垫吸收部分震颤之后，这种震颤已经在加工精度和磁体强度承受范围内，剩余的震颤由和磁体接触的中间套承受；3)弹性磨头解决了磨削加工过程中普遍存在的让刀问题，保证了内孔的加工精度。因此，本发明避免了薄壁孔管类磁体加工过程中出现碎裂，提高了成品率；另一方面也避免了孔管内孔的大小头现象，提高了产品的内孔加工精度。
附图说明
图1是本发明的孔管磁体内圆加工设备的结构示意图；
图2是本发明的卡盘的侧视图；
图3是本发明的另一卡盘的剖视图；
图4是本发明的又一卡盘的剖视图；
图5a是本发明的弹性磨头的俯视图；
图5b是本发明的弹性磨头结构示意图；
图6是本发明的弹性磨头磨削加工后的结构件图；
图7是现有技术的孔管磁体内孔加工后的结构件图；
图8是现有技术的孔管磁体内孔加工后的另一结构件图。
附图标记说明如下：
基座1、旋转机构2、卡盘3、弹性体4、弹性垫片4.1、缓冲套4.2、支撑套4.2.1、夹紧螺母4.2.2、中间套4.2.3、第一缓冲垫4.2.4、弹性磨头5、弹性磨体5.1、磨削面5.2、撑片5.3、孔管磁体6、高速旋转机构7、驱动台8、夹角a。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
首先，请参考图1，图1是本发明的孔管磁体内圆加工设备的结构示意图。如图1所示，本发明的一种孔管磁体内圆加工设备，所述加工设备包括基座1，基座1的左部上安装有一旋转机构2，基座1的右部上安装有一可在X、Y、Z三坐标上移动的驱动台8，在旋转机构2的中心套设有一个具有锁紧机构的卡盘3，卡盘3为具有三爪的三爪卡盘，以把孔管磁体6夹紧进行加工，在孔管磁体6周围增加一圈弹性体4，使得卡盘3的夹紧力均匀的施加在孔管磁体6表面，从而避免了磁体在装卡时受力过于集中而碎裂，在驱动台8上设置有高速旋转机构7，高速旋转机构7的中心安装有可拆卸的用于避免磨削加工时孔管磁体6震颤的弹性磨头5。
其次，请参考图2，图2是本发明的卡盘的侧视图。如图2所示，在卡盘3的三爪上固定一圈弹性垫片4.1，弹性垫片4.1为丁晴橡胶套，以使得卡盘3对孔管磁体6外壁的夹紧力通过弹性垫片4.1调整后更加均匀的传递到孔管磁体6的圆周上。
再次，请参考图3，图3是本发明的另一卡盘的剖视图。如图3所示，弹性体4包括支撑套4.2.1、夹紧螺母4.2.2、中间套4.2.3和第一缓冲垫4.2.4，在支撑套4.2.1和孔管磁体6之间通过第一缓冲垫4.2.4支撑，在第一缓冲垫4.2.4之间通过中间套4.2.3隔开，中间套4.2.3的两端通过夹紧螺母4.2.2夹紧，当孔管磁体6受到第一缓冲垫4.2.4的均匀的收缩力固定在中间套4.2.3内。把上述结构整体放入卡盘3中夹紧后进行磨削加工，依靠第一缓冲垫4.2.4吸收孔管磁体6在加工过程中较大程度的震颤，同时又因中间套4.2.3和孔管磁体6之间的微小间隙把磁体的震颤限制在孔管磁体6可承受的范围内提高加工效率。
再次，请参考图4，图4是本发明的又一卡盘的剖视图。如图4所示，支撑套4.2.1、夹紧螺母4.2.2和中间套4.2.3为合成一体的缓冲套4.2，第一缓冲垫4.2.4插设在缓冲套4.2的底部，以通过磁体周围的弹性体的均匀受力避免磁体局部受力碎裂。
最后，请参考图5a、5b、6-8，图5a是本发明的弹性磨头的俯视图，图5b是本发明的弹性磨头结构示意图，图6是本发明的弹性磨头磨削加工后的结构件图，图7是现有技术的孔管磁体内孔加工后的结构件图，图8是现有技术的孔管磁体内孔加工后的另一结构件图。如图5a、5b所示，弹性磨头5包括弹性磨体5.1和磨削面5.2，弹性磨体5.1的大端圆周上开设有若干个槽，且在弹性磨体5.1的大端端面设置有一阶梯孔，在所述阶梯孔内卡设有一用于把磨削面5.2撑成夹角a不大于10°的锥形撑片5.3，以使夹角a可以通过调整不同的撑片5.3在内孔中的深度来适应不同尺寸和长度内孔的孔管磁体6。在弹性磨头5深入孔管磁体6内部进行磨削时，由于弹性磨体5.1小端如图6所示或者联结零部件受力发生变形时，可以保证孔管磁体6内孔不会出现如图7和图8的形状。
本发明的孔管磁体内圆加工方法，包括：(s1)将弹性体4的外周与卡盘3的内侧紧密贴合，使得卡盘3的夹紧力均匀的施加在孔管磁体6表面；(s2)通过调整卡盘3使弹性体4的内周与孔管磁体6的外周部分接触，以抵消磨头震颤的影响，又把孔管磁体6的移动限制在可控的范围内，避免孔管磁体6移动过大影响加工精度，减少了预留加工量；(s3)控制驱动台8向旋转机构2移动，调整弹性磨头5的位置，使得弹性磨头5与卡盘3上夹设的孔管磁体6的内孔中心对准；(s4)控制驱动台8继续向旋转机构2移动，并同时开启高速旋转机构7，完成对孔管磁体6内孔的磨削加工。
按现有技术和本发明的加工方法分别加工孔管磁体，如下表1所示。其中，实施例1和2为普通径向充磁取向孔管，实施例3和4为辐射状充磁和取向磁体。从中可以看出，在同等条件下，通过本发明的改进后的设备(实施例2和4)进行加工，产品的合格率和精度都有显著的提高。
表1本发明与现有技术加工孔管磁体的对比
Figure GDA0002773845320000091
本发明的优点：1)使得磁体受到均匀的夹紧力，在避免了孔管特别是薄壁孔管局部受力碎裂的同时吸收了加工时磨头产生的震颤，结构简单容易实现；2)经过缓冲垫吸收部分震颤，这种震颤已经在加工精度和磁体强度承受范围内，剩余的震颤由和磁体接触的中间套承受，这样不至于磁体过度让位减小磨削力，降低磨削效率；3)弹性磨头解决了磨削加工过程中普遍存在的让刀问题，保证了内孔的加工精度。
因此，本发明避免了薄壁孔管类磁体加工过程中出现碎裂，提高了成品率；另一方面也避免了孔管内孔的大小头现象，提高了产品的内孔加工精度。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种孔管磁体内圆加工设备，其特征在于，所述加工设备包括基座(1)，基座(1)的左部上安装有一旋转机构(2)，基座(1)的右部上安装有一可在X、Y、Z三坐标上移动的驱动台(8)，在旋转机构(2)的中心套设有一个具有锁紧机构的卡盘(3)，以把孔管磁体(6)夹紧进行加工，在驱动台(8)上设置有高速旋转机构(7)，高速旋转机构(7)的中心安装有可拆卸的用于避免磨削加工时孔管磁体(6)震颤的弹性磨头(5)；弹性磨头(5)包括弹性磨体(5.1)和磨削面(5.2)，弹性磨体(5.1)的大端圆周上开设有若干个槽，且在弹性磨体(5.1)的大端端面设置有一阶梯孔，在所述阶梯孔内卡设有一用于把磨削面(5.2)撑成夹角(a)不大于10°的锥形撑片(5.3)，以使夹角(a)可以通过调整不同的撑片(5.3)在内孔中的深度来适应不同尺寸和长度内孔的孔管磁体(6)。
2.如权利要求1所述的加工设备，其特征在于，卡盘(3)为具有三爪的三爪卡盘。
3.如权利要求1所述的加工设备，其特征在于，在卡盘(3)的三爪上固定一圈弹性垫片(4.1)，以使得卡盘(3)对孔管磁体(6)外壁的夹紧力通过弹性垫片(4.1)调整后更加均匀的传递到孔管磁体(6)的圆周上。
4.如权利要求1所述的加工设备，其特征在于，在孔管磁体(6)周围增加一圈弹性体(4)，使得卡盘(3)的夹紧力均匀的施加在孔管磁体(6)表面，从而避免了磁体在装卡时受力过于集中而碎裂。
5.如权利要求4所述的加工设备，其特征在于，弹性体(4)包括支撑套(4.2.1)、夹紧螺母(4.2.2)、中间套(4.2.3)和第一缓冲垫(4.2.4)，在支撑套(4.2.1)和孔管磁体(6)之间通过第一缓冲垫(4.2.4)支撑，在第一缓冲垫(4.2.4)之间通过中间套(4.2.3)隔开，中间套(4.2.3)的两端通过夹紧螺母(4.2.2)夹紧，当孔管磁体(6)受到第一缓冲垫(4.2.4)的均匀的收缩力固定在中间套(4.2.3)内。
6.如权利要求5所述的加工设备，其特征在于，支撑套(4.2.1)、夹紧螺母(4.2.2)和中间套(4.2.3)为合成一体的缓冲套(4.2)。
7.如权利要求3所述的加工设备，其特征在于，弹性垫片(4.1)为丁晴橡胶套。
8.如权利要求1所述的孔管磁体内圆加工设备对孔管磁体内圆的加工方法，所述加工方法包括如下步骤：
(s1)将弹性体(4)的外周与卡盘(3)的内侧紧密贴合，使得卡盘(3)的夹紧力均匀的施加在孔管磁体(6)表面；
(s2)通过调整卡盘(3)使弹性体(4)的内周与孔管磁体的外周部分接触，以抵消磨头震颤的影响，又把孔管磁体(6)的移动限制在可控的范围内，避免孔管磁体(6)移动过大影响加工精度，减少了预留加工量；
(s3)控制驱动台(8)向旋转机构(2)移动，调整弹性磨头(5)的位置，使得弹性磨头(5)与卡盘(3)上夹设的孔管磁体(6) 的内孔中心对准；
(s4)控制驱动台(8)继续向旋转机构(2)移动，并同时开启高速旋转机构(7)，完成对孔管磁体(6)内孔的磨削加工。
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