CN110586975A - 一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备及加工方法，包括底座，滑座，驱动电机，步进电机，夹紧装置，钻头座；所述底座上左右两侧可对向滑动的设有两个滑座，在两个滑座上表面对向的安装有两个钻头座，在滑座上固定有两个驱动电机，钻头座与驱动电机连接；所述滑座通过步进电机驱动；在两个所述滑座之间的滑轨上可上下调节的固定有夹紧装置；所述底座上安装有用于喷淋冷却液的喷管；通过对冲式打孔设备提升了钻孔深度的上限，同孔深条件下，降低了钻头的直径下限，使得打磨量进一步降低；有效的提升稀土材料的利用率；此外，打孔效率相较于传统的设备效率大幅提升；效果非常明显。

Description

一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备及加工方法

技术领域

本发明涉及永磁领域，具体涉及一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备及加工方法。

背景技术

稀土是不可再生的重要的自然资源，稀土中包含有17中元素，这些元素有着优良的光电磁等物理特性，将一定重量的稀土元素加入到其它材料中，往往会提升产品的性能，起到“点石成金”的作用。被誉为现代工业的维生素，稀土在新能源、新材料、节能环保、航空航天以及电子信息领域有着非常广泛的应用。

我们国家的稀土储量全球第一，稀土的战略经济地位对中国非常重要。但是目前稀土开采到提炼往往以破坏环境为代价，因此很多发达国家会关闭本国的稀土矿，转过头大肆采购我国的稀土。以前由于监管缺失造成后续高资金修复因为开采提炼导致的环境破坏，使得我们的回报率很低。目前国家为了保护资源和环境开始整合稀土资源，国家统一管理有序开采，在保护环境的条件下进行开采，因此稀土的价格会逐步提升。

稀土永磁烧结钕铁硼产品中有大约30%的稀土元素，稀土价格上涨意味着烧结钕铁硼产品的成本价会相应的上涨。我们目前只能通过生产设备的升级以及加工方法的改变，来降低稀土价格上涨带来的价格波动风险。

目前市场上智能产品中的扬声器多数采用双磁铁模式，外圈多是圆环形状以及空心跑道形状的磁铁，配套的中心磁是圆片形状以及实心跑道形状。空心跑道形状的磁铁目前加工工艺存在两个最为严重的问题，第一就是永磁加工后的中心料由于打孔位置的问题与切痕的存在很难再加工其它产品，只能按照废料进行处理，造成磁料的浪费，磁料的浪费也就是对稀土资源的一种浪费，这对于稀有且不可再生资源来说，是非常严重的问题；配套的中心磁还需要再投入新的材料进行加工，因此整套的产品成本会很高。第二个问题就是，打孔的孔径较大，也就是钻头较粗，因为空心跑到一般需要打孔的距离较长，细钻头还在打深孔时会折断在孔内（钻头所打孔越深，其承受的扭力越大），因此需要采用较粗的钻头进行打孔确保在空过程中，随着孔深不断增大，而导致钻头断裂，而更换钻头再重新打孔，其需要重新校准孔位，这一过程十分的耗时；而且粗钻头对于被切割下来的料可利用率十分的低下，也进一步导致原料的浪费，目前可用于加工空心跑道的钻头尺寸上限（长度）较低，对于部分特殊环磁或者空心跑道的加工上，是十分困难的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备及加工方法，通过在方法上的改进以及结合设备上的革命性创新，使得钕铁硼永磁空心跑道的加工能够大幅的减少切割料的浪费；实现切割下来的永磁料仅需通过微量的磨加工便能够作为成品使用；通过对冲式打孔的设备提升了钻孔深度的上限，同孔深条件下，降低了钻头的直径下限，使得打磨量进一步降低；有效的提升稀土材料的利用率；此外，打孔效率相较于传统的设备效率大幅提升；效果非常明显。

一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备，包括底座，滑座，驱动电机，步进电机，夹紧装置，钻头座；其特征在于所述底座上左右两侧可对向滑动的设有两个滑座，在两个滑座上表面对向的安装有两个钻头座，在滑座上固定有两个驱动电机，钻头座与驱动电机连接；所述滑座通过步进电机驱动；在两个所述滑座之间的滑轨上可上下调节的固定有夹紧装置；所述底座上安装有用于喷淋冷却液的喷管；

所述底座包括滑轨，连接杆；所述滑轨平行的通过连接杆固定连接，组成一个四边形结构；所述连接杆上固定有步进电机，步进电机的转子通过联轴器连接有丝杠；

所述滑座包括载物板，丝杠套；所述载物板的下表面固定有丝杠套，丝杠套与丝杠配合安装；在所述载物板的下表面靠近两侧位置处加工有滑槽，滑槽与滑轨配合安装；

所述钻头座包括固定台，钻杆；所述钻杆通过轴承安装在固定台上，且在钻杆上固定有带轮，在钻杆的前端固定有钻头，钻头直径为1mm~1.5mm；

所述夹紧装置包括夹紧台，调位块，夹紧缸；所述夹紧台可上下调节的安装在底座上的滑座之间；所述夹紧台的自由端设有螺纹孔，在螺纹孔内设有调节螺栓，在调节螺栓的自由端通过轴承连接有调位块，实现半成品方条的前后位置调节固定；所述夹紧台上水平且与螺栓在同一直线上的固定有夹紧缸，用于将半成品方条夹紧固定在调位块与夹紧缸之间。

优选地，所述驱动电机的转子上固定有带轮，驱动电机通过皮带与钻杆上的带轮连接。

优选地，所述喷管的喷头指向钻头打孔的位置。

优选地，所述夹紧装置的夹紧台竖向的设有两条形通孔，相应的在底座上安装夹紧装置处设有两个螺纹孔，夹紧装置通过螺栓穿过条形通孔与底座固定，通过拧松螺栓可以实现对夹紧装置的上位移动调节。

优选地，所述调位块上设有圆槽，在圆槽内过盈配合的安装有轴承，轴承与调节螺栓固定连接，转动调节螺栓，使得调位块能够前后移动。

优选地，所述夹紧装置位于底座的中心线上。

优选地，所述载物板规律的设有若干固定孔位，方便搭载固定其 需求配件。

一种钕铁硼永磁空心跑道加工方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：将半成品方条夹紧固定在上述钻孔设备上，并上、下前、后微调夹紧装置对半成品方条进行位置固定，使得钻头位于所加工空心跑道的边角位置处；

S2：启动钻孔设备，利用双钻头相向推进进行在半成品方条上进行打孔，形成穿丝孔；

S3：将形成有穿司孔的半成品方条固定在线切割设备上，将线切割钼丝的一端穿过穿丝孔并安装固定好线切割钼丝；

S4：启动线切割设备，使得钼丝按照程序设定轨迹进行切割，实现在半成品方条上加工空心跑道；

S5：将切割下来的中心块进行磨加工，将穿丝孔、少许切割轨迹打磨掉，加工制成需要的半成品方条尺寸，实现废料的再利用。

本发明的有益效果在于以下：

第一、通过在半成品方条的边缘进行打孔切割，使得所切割下来的中心块通过磨加工的方式能够被再利用，减少了钕铁硼的材料的浪费，不仅能够节省中心块重加工的时间，而且为企业节省大量的成本，对于稀土资源来说，是极大的节约；

第二、通过双钻头相向推进的方式打孔，不仅能够将钻头直径控制在1mm~1.5mm内，而且其打孔效率大幅提升，传统的单面打孔方式，不仅需要的钻头直径粗，使得打磨量多，造成材料的浪费较多；而且效率极慢，越往深，打孔效率越低；

第三、钻孔设备能够实现上下、前后的位置调节，使得能够夹紧固定更多不同型号、规格的半成品方条，增加了其通用性与实用性；

第四、提升成品的加工效率，通过在打孔环节节约时间、节省中心块的制备时间，能够有效提升整体的成品的产出效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图3为本发明的底座结构示意图。

图4为本发明的滑座背面结构示意图。

图5为本发明的钻头座结构示意图。

图6为本发明的夹紧装置结构示意图。

图7为本发明的调位块结构示意图。

图8为本发明的加工方法轨迹结构示意图。

图中，底座1，滑轨1-1，连接杆1-2，丝杠1-3，滑座2，载物板2-1，丝杠套2-2，滑槽2-3，驱动电机3，步进电机4，夹紧装置5，夹紧台5-1，调位块5-2，夹紧缸5-3，调节螺栓5-4，钻头座6，固定台6-1，钻杆6-2。

具体实施方式

一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备，包括底座1，滑座2，驱动电机3，步进电机4，夹紧装置5，钻头座6；在底座1上左右两侧可对向滑动的设有两个滑座2，在两个滑座2上表面对向的（相对的）通过螺栓安装有两个钻头座6，在滑座2上通过螺栓固定有两个驱动电机3，钻头座6与驱动电机3连接；所述滑座2通过两个步进电机4驱动实现左右滑动；在两个所述滑座2之间（中间位置）的滑轨1-1上可上下调节的固定有夹紧装置5，用于夹紧半成品方条；底座1上安装有两个用于喷淋冷却液的喷管，两个喷管的喷头指向钻头打孔的位置；将半成品方条通过夹紧装置5固定，启动钻孔设备实现双钻头相向推进，既提升了效率，也能够避免在打深孔时，钻头较长造成的扭力过大，造成钻头断裂。

其中，底座1包括滑轨1-1，连接杆1-2；滑轨1-1平行的通过连接杆1-2固定（可焊接、螺栓固定）连接，组成一个四边形结构；在连接杆1-2上通过螺栓固定有步进电机4，步进电机4的转子通过联轴器连接有丝杠1-3，步进电机4可以精确控制转动量、转动速度，实现进度的精准控制；

其中，滑座2包括载物板，丝杠套2-2；载物板的下表面焊接/螺栓固定有丝杠套2-2，丝杠套2-2与丝杠1-3配合安装；在载物板的下表面靠近两侧位置处加工有滑槽2-3，滑槽2-3与滑轨1-1配合安装；转动丝杠1-3，实现载物板的左右滑动。

其中钻头座6包括固定台6-1，钻杆6-2；钻杆6-2通过轴承安装在固定台6-1上，且在钻杆6-2（相当于电钻的夹紧头）上固定有带轮，在钻杆6-2的前端夹紧固定有钻头，钻头直径可以控制在1mm~1.5mm。

其中，夹紧装置5包括夹紧台5-1，调位块5-2，夹紧缸5-3；夹紧台5-1通过螺栓固定安装在底座1上的滑座2之间，夹紧台5-1的上下调节，实现对半成品方条在上下方向上的位置调节固定；夹紧台5-1的自由端（沿夹紧台5-1的走向）加工有螺纹孔，在螺纹孔内设有调节螺栓5-4，在调节螺栓5-4的自由端通过轴承连接有调位块5-2（相当于顶块），通过调节调位块5-2的前后位置，实现半成品方条的前后位置调节固定；夹紧台5-1上水平且与螺栓在同一直线上的固定有夹紧缸5-3，夹紧缸5-3可以为气缸、也可以为液压缸（其原理想当与水安置的“千斤顶”），用于将半成品方条夹紧固定在调位块5-2与夹紧缸5-3之间。

在本发明中，考虑到人工操作失误导致会引起钻头发生断裂，如步进电机4转动量控制出现失误，在驱动电机3的转子上固定有带轮，驱动电机3通过皮带与钻杆6-2上的带轮连接，带传动的特点就是带轮与皮带之间早遭遇强大的阻力时会发生打滑，充分利用带传动这一“缺点”而规避由于操作失误而引起钻头断裂。

在本发明中，夹紧装置5的夹紧台5-1竖向的加工有两条形通孔，相应的在底座1上安装夹紧装置5处加工有两个螺纹孔，夹紧装置5通过螺栓穿过条形通孔与底座1固定，通过拧松螺栓可以实现对夹紧装置5的上位移动调节，实现夹紧装置5的上调调节。

在本发明中，调位块5-2上设有圆槽，在圆槽内过盈配合的安装有轴承，轴承（内圈）与调节螺栓5-4固定连接，转动调节螺栓5-4（调位块5-2不会随之转动），使得调位块5-2能够前后移动。

在本发明中，载物板规律的设有若干固定孔位（图中未示出），方便搭载固定其需求配件，如驱动电机3、钻头座6，激光视位器（图中未示出）等，激光示位器也就是激光灯，通过在载物板上固定激光灯，激光灯向下照射，使得激光灯的成像线或者成像点刚好与钻头的自由端齐平，在钻孔时，能够清晰显示打孔的深度位置点，避免两个钻头发生互钻的问题。

通过以上设备，同等条件下，能够提升打孔的深度或者减少钻头的直径，提生打孔效率，传统的钻头若打深孔时，打完一面翻过来样品打另一面，这就导致在翻过来样品再进行夹紧固定后，很难保证零一面所打孔与已打孔处于同心位置，需要浪费大量的时间去不断的微调，而且还是存在误差，浪费的不仅是时间，而且钻头的断裂率始终无法有效降低（两次打孔不同心，会导致在打穿孔后钻头卡住或者由于受到径向的力而发生断裂）。

本申请中，可以采用数控技术，进行步进电机4的同步控制，如3D打印机的对步进电机4的控制；还可通过将步进电机并联接入到电路中进行人工的控制。

一种钕铁硼永磁空心跑道加工方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：将半成品方条夹紧固定在上述钻孔设备上，并上、下前、后微调夹紧装置5对半成品方条进行位置固定，使得钻头位于所加工空心跑道的边角位置处；

S2：启动钻孔设备，利用双钻头相向推进进行在半成品方条上进行打孔，形成穿丝孔；

S3：将形成有穿司孔的半成品方条固定在线切割设备上，将线切割钼丝的一端穿过穿丝孔并安装固定好线切割钼丝；

S4：启动线切割设备，使得钼丝按照程序设定轨迹进行切割，实现在半成品方条上加工空心跑道；

S5：将切割下来的中心块进行磨加工，将穿丝孔、少许切割轨迹打磨掉，加工制成需要的半成品方条尺寸，实现废料的再利用。

通过以上方法，使得别切割下来的中心块可利用率大幅提升，对于稀土材料的节约是具有非常好的作用，同时，钻孔较细，能够减少打磨量，也是对材料的节约体现，为企业节约大量的人力成本、材料成本、时间成本，效果十分的突出。

Claims (8)

1.一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备，包括底座，滑座，驱动电机，步进电机，夹紧装置，钻头座；其特征在于所述底座上左右两侧可对向滑动的设有两个滑座，在两个滑座上表面对向的安装有两个钻头座，在滑座上固定有两个驱动电机，钻头座与驱动电机连接；所述滑座通过步进电机驱动；在两个所述滑座之间的滑轨上可上下调节的固定有夹紧装置；所述底座上安装有用于喷淋冷却液的喷管；

所述底座包括滑轨，连接杆；所述滑轨平行的通过连接杆固定连接，组成一个四边形结构；所述连接杆上固定有步进电机，步进电机的转子通过联轴器连接有丝杠；

所述滑座包括载物板，丝杠套；所述载物板的下表面固定有丝杠套，丝杠套与丝杠配合安装；在所述载物板的下表面靠近两侧位置处加工有滑槽，滑槽与滑轨配合安装；

所述钻头座包括固定台，钻杆；所述钻杆通过轴承安装在固定台上，且在钻杆上固定有带轮，在钻杆的前端固定有钻头，钻头直径为1mm~1.5mm；

所述夹紧装置包括夹紧台，调位块，夹紧缸；所述夹紧台可上下调节的安装在底座上的滑座之间；所述夹紧台的自由端设有螺纹孔，在螺纹孔内设有调节螺栓，在调节螺栓的自由端通过轴承连接有调位块，实现半成品方条的前后位置调节固定；所述夹紧台上水平且与螺栓在同一直线上的固定有夹紧缸，用于将半成品方条夹紧固定在调位块与夹紧缸之间。

2.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备，其特征在于：所述驱动电机的转子上固定有带轮，驱动电机通过皮带与钻杆上的带轮连接。

3.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备，其特征在于：所述喷管的喷头指向钻头打孔的位置。

4.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备，其特征在于：所述夹紧装置的夹紧台竖向的设有两条形通孔，相应的在底座上安装夹紧装置处设有两个螺纹孔，夹紧装置通过螺栓穿过条形通孔与底座固定，通过拧松螺栓可以实现对夹紧装置的上位移动调节。

5.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备，其特征在于：所述调位块上设有圆槽，在圆槽内过盈配合的安装有轴承，轴承与调节螺栓固定连接，转动调节螺栓，使得调位块能够前后移动。

6.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备，其特征在于：所述夹紧装置位于底座的中心线上。

7.根据权利要求1所述的一种钕铁硼永磁空心跑道加工钻孔设备，其特征在于：所述载物板规律的设有若干固定孔位，方便搭载固定其 需求配件。

8.一种钕铁硼永磁空心跑道加工方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：将半成品方条夹紧固定在上述钻孔设备上，并上、下前、后微调夹紧装置对半成品方条进行位置固定，使得钻头位于所加工空心跑道的边角位置处；

S2：启动钻孔设备，利用双钻头相向推进进行在半成品方条上进行打孔，形成穿丝孔；

S3：将形成有穿司孔的半成品方条固定在线切割设备上，将线切割钼丝的一端穿过穿丝孔并安装固定好线切割钼丝；

S4：启动线切割设备，使得钼丝按照程序设定轨迹进行切割，实现在半成品方条上加工空心跑道；

S5：将切割下来的中心块进行磨加工，将穿丝孔、少许切割轨迹打磨掉，加工制成需要的半成品方条尺寸，实现废料的再利用。