摘要:軟磁合金具有較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率,廣泛應(yīng)用于精密儀器儀表行業(yè)以及在中等磁場中工作的各種變壓器、繼電器及電磁離合器鐵心等。消旋組件中的速度敏感器的關(guān)鍵零件測速頭鐵心為1J50軟磁合金,其精度高、加工難度大。本文主要對此類典型零件的加工特點及難點進(jìn)行了分析,說明了在加工過程對這些難點的解決措施,并總結(jié)了此類零件的加工方法。
軟磁合金是一種鐵磁性精密合金,在弱磁場中具有高導(dǎo)磁率和低矯頑力??梢杂脕碇圃齑艑?dǎo)體鐵心、無線電通信設(shè)備的磁屏蔽,在電力電子、宇航、激光、自動化、計算機(jī)及儀表等工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用?,F(xiàn)在我國使用的軟磁合金材料按成分主要有鐵鎳系軟磁臺金(如1J79、IJ50、1J85)、鐵鋁系軟磁合金(如lJl2、1J13、1J16)和鐵鈷釩系軟磁合金(如1J22)。
1J50屬鐵鎳軟磁合金,該材料具有高的導(dǎo)磁率和低的矯頑力。它的特點是電阻率高、耐磨性好、比重小,磁性對應(yīng)力不敏感。常用于磁屏蔽、變壓器、微電機(jī)磁放大器鐵心和分頻器的高頻元件等。由于含鎳量較高,加工中粘性較大,宜采用較大前角的刀具進(jìn)行切削加工,可用較低的切削速度。尤其對螺紋的切削加工,刀具一定要鋒利。如圖1所示測速頭鐵心材料為1J50,是消旋組件速度敏感器中的關(guān)鍵零件,該零件的加工精度直接決定了產(chǎn)品的性能。
1.難點分析
測速頭鐵心材料為1J50/熱鍛,形狀呈工字形,尺寸精度高,各個垂直面的垂直度要求<0.03mm,鐵心在φ102.8mm的圓周上,齒數(shù)為512個,在左右鐵心上應(yīng)留有整齒(9~10個),齒距誤差≤0.015mm,在左右齒的范圍齒累積誤差≤0.02mm。要求在R51.4mm的圓弧上插出齒寬0.3mm、深0.3mm、模數(shù)為0.2的非標(biāo)齒型,工字腿寬4mm;零件基準(zhǔn)為R51.4mm圓弧的圓心,不能直接測量,裝卡困難,并且圖樣要求零件的外形尺寸240-0.013mm相對于圓心基準(zhǔn)的對稱度<0.02mm;其次,材料加工性能差,由于材料導(dǎo)熱性差,粘性大,切削時刀具溫度比較高,切削力也大,加工硬化嚴(yán)重,排屑困難,易崩刀。
2.解決措施
(1)設(shè)計工裝,解決裝夾定位問題。由于鐵心圓弧齒的基準(zhǔn)是R51.4mm的圓心,是一個空間基準(zhǔn)無法直接測量,必須通過設(shè)計合理的工裝將無法直接測量的空間基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成可直接測量的基準(zhǔn)。通過分析零件的結(jié)構(gòu)特點以及***后裝配要求,如圖2所示可以借助測速頭基座,將測速頭鐵心安裝在基座上。設(shè)計如圖3所示高精度的定位胎具,對稱度保證在0.005mm以內(nèi),圓周上開有4個缺口,將鐵心和基座一起裝在工裝上,每個缺口與工件滑配,而后將其胎具安裝在圓轉(zhuǎn)臺上,如圖4所示,找正工裝的內(nèi)孔在0.003mm以內(nèi)。將圖樣R51.4mm的圓弧空間基準(zhǔn)通過工裝轉(zhuǎn)換為可以直接測量的工裝內(nèi)孔圓心,加工和計量均使用該工裝,確保計量合格后再將零件從工裝上拆下來。通過設(shè)計合理工裝既可以實現(xiàn)單件加工也可以實現(xiàn)4件一起加工,提高加工效率;其次,將基準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換方便測量,從而提高零件的合格率。
目前公司經(jīng)營項目有: CNC航空高精密機(jī)械零件加工,CNC航空高精密樣機(jī)加工、北京不銹鋼零件加工、各種高精密金屬零件、塑料加工,各種高精密工裝夾具加工、 小批量研發(fā)模型樣機(jī)加工制作, 真空批量翻模加工制作, 硅膠,橡膠制作,鈑金制作, 鋁合金批量高精密加工制作,批量吸塑制作,產(chǎn)品過uv,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計,批量噴涂絲印,鐳雕激光打字等等。
(2)自制刀具,解決非標(biāo)刀具。從圖1所示可以看出,測速頭鐵心的齒寬和齒間距僅0.315mm,齒深0.3mm,精度高,需要插刀進(jìn)行插削加工成形。由于插刀為非標(biāo)刀具,需要根據(jù)加工零件的形狀尺寸進(jìn)行設(shè)計自制刀具。根據(jù)零件材料的加工特性,選材、刃磨、試驗,試驗***終選擇如圖5所示的YG8硬質(zhì)合金材質(zhì)進(jìn)行刃磨加工,其刀心寬0.1mm,中心對稱度為0.01mm,計量合格后使用。
通過摸索試加工,***終確定合理的切削參數(shù),選擇低速走刀,每次切深0.01~0.02mm,加工過程中使用豆油進(jìn)行冷卻,加工效果良好,達(dá)到圖樣要求。
3.結(jié)語
通過分析1J50軟磁合金的材料特性和零件裝配使用要求,設(shè)計合理的工裝對零件進(jìn)行空間基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換,解決測量問題;自制刀具,選擇合理的切削參數(shù)確保加工的零件的尺寸精度滿足圖樣要求,保證加工質(zhì)量的同時提高了加工效率。
【本文刊登于《金屬加工(冷加工)》2015年19期,作者單位:北京控制工程研究所】
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