一种烧结钐钴磁体圆形孔加工方法与流程

本发明涉及一种磁体加工技术，特别涉及一种钐钴磁体圆形孔加工方法，属于磁性材料
技术领域：
。
背景技术：
：钐钴磁体包括smco5、sm2co17特种稀土磁体，被广泛应用于航空、航天、军事电子、汽车、传感器、石油化工、磁力传动等领域，钐钴磁体具有高磁能积、高矫顽力、高剩磁、极低的温度系数(-0.030％/℃)、很高的使用温度(最高使用温度为550℃)等突出特点。钐钴磁体由于其性质非常优异，常常被应用于特殊环境、恶劣环境当中，在这些使用情况下通常要求钐钴磁体加工精度更高。同时，钐钴磁体也具有较高的硬脆特性，使得钐钴磁体在加工的时候非常容易脆碎破裂，对于加工中的冲击震动非常敏感。作为磁体应用最多的情况就是加工制成各种形态的电机磁体，实现电能和机械能之间的相互转换。在电机中磁体常常需要加工成环形或瓦片形，特殊形态要求使得钐钴磁体加工更加困难，又因为叠加钐钴磁体的硬脆特性加工过程变得非常困难。例如，在加工空心圆柱形钐钴磁体的时候，钐钴磁性材料物理特性硬而脆的特点尤为显著，圆柱状通孔不能直接使用车削和钻孔的方式进行加工。目前钐钴磁性材料圆孔加工方式为电火花配合线切割：先用电火花对钐钴磁性材料进行打孔，预制胚孔，然后穿丝，线切割得到目标通孔形状的圆柱体。现有技术中电火花+线切割的加工方式，存在以下缺陷：1、电火花打孔成本高，每一个电火花预制胚孔成本从7分-2毛不等，打孔圆柱体越大越厚成本越高。2、整体加工效率低，电火花打孔以后，必须人工穿丝，穿丝难度大，消耗大量人力资源。3、加工精度不高，电火花打孔存在一定的不确定性，电火花击穿位置控制精度较差，需要预留更多余量。4、芯棒无法再次利用。电火花打孔以后，中间芯料氧化变质并沾染油污，切割下来的芯棒，很难洗净，只能报废或者部分回收二次熔炼。5、线切割加工速度慢，效率低，增加生产成本，影响交货周期。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术中电火花打孔+线切割加工方式所存在的成本高、效率低、物料浪费严重等不足，提供一种烧结钐钴磁体圆形孔加工方法。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种烧结钐钴磁体圆形孔加工方法，包括以下步骤：(1)将钐钴磁体坯料用夹具夹持固定，使圆环形切削刀具和钐钴磁体坯料做相对旋转运动；然后将两者沿旋转运动的轴线方向靠近并进行切割，实现钐钴磁体坯料的圆环状切削加工；当切削加工深度达到钐钴磁体坯料厚度2/5-3/5的时停止，将两者相互分离，优选沿旋转运动的轴线后退分离。(2)将钐钴磁体坯料转动180°，从坯料的另一头沿着和步骤1中相同的旋转运动轴线进行同样的圆环状切削加工直至贯通，使钐钴磁体坯料和切削刀具分离，将圆环形切削刀具中的芯棒取出。(3)改用磨削刀具，对钐钴磁体坯料内孔进行磨削精加工，得到具有圆形通孔的钐钴磁体。本发明烧结钐钴磁体圆形孔加工方法针对钐钴磁体硬脆特点，采用圆环形切削刀具双向切削加工，加工过程中切削刀具和钐钴磁体坯料之间的相对冲击较小，控制切削力量为环向作用，磁体整体不易破碎。由于采用双向切削，刀具在钐钴磁体坯料中分两次完成贯穿，每一次都只切削加工大约一半的厚度；一方面切削刀具和钐钴磁体坯料之间的旋转运动轴线方向的震动控制较好，另一方面旋转运动切削加工的误差更小。即使切削加工完成的瞬间存在磁性力作用也不会出现磁块弹跳的问题。本发明磁体坯料圆形孔加工方法有效的确保了硬脆的钐钴磁体坯料结构完全不碎裂，而且加成成孔的形貌品质极佳。本发明加工方法钻孔过程采用对向加工贯通，先从一侧钻孔至大约1/2的位置然后换向加工至贯通，最后成孔部位控制在磁体坯料内部，圆形孔和芯棒的分离效果好，都能够保持固有形状，脚料损失小。一般情况下，钐钴磁体坯料加工φ20通孔的情况下，可以得到完整的φ18磁体柱/芯棒，所得芯棒洁净度高，形貌完整，容易二次加工成新的产品使用。所以，本发明方法加工钐钴磁体坯料成孔品质高，符合设计要求，并且芯棒形貌良好具有二次加工潜力，边角料浪费余量小。进一步，所述圆环形切削加工刀具是粘接金刚砂的空心钻头。粘接金刚砂具有硬度高，形貌控制好，切削加工过程中冲击强度相对较小的特点，能够保证钐钴磁体坯料不脆碎破裂，完成初步高品质加工要求。优选地，在本发明的一个具体实施方式中，所述圆环形切削加工刀具是在刀具顶端为部分粘接金刚砂的空心钻头。或者顶端为部分粘接金刚砂的切削加工刀具。通过在圆环形切削加工刀具顶端预留部分切削加工空白区域，使得切削加工的磨削掉落的粉末污垢更加容易排出。进一步，所述圆环形切削加工刀具粘接的金刚砂80目以上，采用更细的金刚砂钻孔钻头/空心钻头，打孔过程中钻头对于钐钴磁体坯料的冲击更小，能够有效避免磁体坯料破碎。进一步，步骤1-2中，圆环状切削加工的时候，采用水冷辅助降温。水冷切削加工位置实现高效率降温，水冷保持工件和切削刀具/钻头的冷却，提高圆环状切削加工/钻孔加工精度，减少刀具磨损消耗。和现有技术中的线切割采用冷却油液进行冷却处理的做法相比，采用水冷处理，成本更低，加工废液可快速处理再生循环利用，也可快速净化排放，废液量更少，更加环保。与现有技术相比，本发明的有益效果：1、本发明加工方法采用圆环状的钻孔钻头切削加工，切削加工速度快，无需电火花穿孔、穿丝等操作，直接对向钻孔得到通孔结构的圆形通孔磁体产品，整体加工成本较低，且加工速度较快，能够更好的满足交货周期要求。2、本发明加工方法采用圆环状的钻孔钻头切削完成后，得到的芯棒形貌完整，可以二次加工复用，减少废物丢弃，提高产品经济效益。3、本发明加工方法钻头切削加工成通孔以后，采用磨削刀具，对钐钴磁体坯料内孔进行磨削精加工，加工通孔的精度高，产品通孔品质更加优秀。4、本发明加工方法芯棒复用，固体废物量少，冷却过程中可以采用水冷，冷却液既可以快速处理循环利用，也可以简单净化排放，环境友好度高。5、本发明加工方法圆环形切削加工成孔的过程中，切割(空心)钻头粘接金刚砂，无剧烈冲击破坏，钐钴磁体坯料不易破碎，整体形貌保持良好。附图说明：图1是切削内孔示意图。图2是磨削内孔示意图。图3是所得半成品毛坯形貌完整，内孔正面端面无明显磕碰和缺角。图4是所得半成品毛坯形貌完整，内孔背面端面无明显磕碰和缺角。图5是所得芯棒洁净度高，形貌完整，容易二次加工成新的产品。图6是将半成品两端切断，沿轴向剖开，内壁光滑，无缺损或明显磨削痕迹。图中标记：1-磁体、2-磨削刀具、3-芯棒、4-磨削刀具。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。<对比例1>烧结钐钴磁体圆形孔加工将钐钴磁体坯料用电火花进行打孔，预制胚孔。然后人工穿丝，进行线切割，线切割完成以后，将通孔使用磨削刀具进行精磨，得到通孔的空心钐钴磁体柱。打孔成本大约0.12元，电火花打孔偏差报废损失率约4％。加工得到的空心钐钴磁体柱的内孔尺寸精度、圆度如下表所示。表格1钐钴磁体圆形孔加工精度编号内径(mm)圆度(mm)1#8.0200.00062#8.0170.00043#8.0120.00174#8.0160.00125#8.0130.0015采用现有技术中电火花+线切割的加工方式，整体加工精度较高，圆形孔的内径精度和圆度较好，但是打孔成本较高，另外存在电火花打孔误差报废损失的影响，整体加工成本较高，加工完成以后线切割的内孔物料难以回收利用，报废率较高。<对比例2>烧结钐钴磁体圆形孔加工将钐钴磁体坯料用夹具夹持固定，使用圆环形切削钻孔刀具和钐钴磁体坯料做相对运动，相对转速400rpm，使钐钴磁体坯料进行圆环状切削加工。直接切削加工至贯通，然后取出圆环形切削刀具内部的芯棒，退出圆环形切削加工刀具。改用磨削刀具，对钐钴磁体坯料内孔进行磨削精加工，得到具有圆形通孔的钐钴磁体。在加工过程中大约有1/3的钐钴磁体坯料在圆环形切削加工形成通孔的时候，会出现末端破裂或变形，导致坯料的通孔的尾端需要重新打磨加工，否则端面不整齐。根据末端破裂程度不同，需要切除1-3mm的尾端不等。因而，加工得到的钐钴磁体坯料大小不能满足要求，需要预留较多的余量以便于最后切割整形。<实施例1>烧结钐钴磁体圆形孔加工(通孔)将钐钴磁体坯料用夹具夹持固定，圆环形切割刀具以400rpm转速进行切割钻孔，如图1所示圆环形切割刀具2逐渐切割深入坯料1(磁体)，芯棒3保留在圆环形切割刀具2内部。钻孔深度达到约16mm位置时停下，退出钻头。然后，将产品调头，加工另一头，控制加工钻孔和前次钻孔在同一轴线上，继续圆环形切割钻孔，直至内孔切削成形贯通，取出芯棒，退出圆环形切割刀具。如图2所示，再将切削刀具换成磨削刀具4，对产品1(磁体)内孔进行磨削精加工，得到通孔的钐钴磁体。(1)所得半成品毛坯形貌完整，内孔两端无明显磕碰和缺角，如图3-4所示。(2)所得芯棒洁净度高，形貌完整，容易二次加工成新的产品使用，边角料浪费余量小，如图5所示。(3)将半成品两端切断，沿轴向剖开，内壁光滑，无缺损或明显磨削痕迹，如图6所示。(4)所得半成品内孔尺寸精度高，圆度和同心度精度高，如下表。表格2钐钴磁体圆形孔加工精度经过本发明的圆形孔加工方法，加工的钐钴磁体圆形孔结构内径、圆度、同心度等加工精度非常高，符合所需圆形钐钴磁体产品的精度要求。而且，相比于传统先电火花打孔再线切割的加工工艺方法，整体加工效率非常高，可以有效降低加工成本，提高生产效率。<实施例2>烧结钐钴磁体圆形孔加工(通孔)将钐钴磁体坯料用夹具夹持固定，使用圆环形切削钻孔刀具和钐钴磁体坯料做相对运动，相对转速400rpm，使钐钴磁体坯料进行圆环状切削加工，切削加工至产品厚度1/2的时候停止，将圆环形切削刀具退出。将钐钴磁体坯料转动180°并重新固定，从坯料背面继续进行同样的圆环状切削加工直至贯通，取出芯棒，退出圆环形切削刀具。改用磨削刀具，对钐钴磁体坯料内孔进行磨削精加工，得到具有圆形通孔的钐钴磁体。所得半成品内孔尺寸精度高，圆度和同心度精度高，如下表。表格3钐钴磁体圆形孔加工精度对于φ6.38通孔的加工而言，加工的钐钴磁体圆形孔内径、圆度和同心度也非常优秀，可以实现较小的圆形孔加工，并且确保加工品质达到工艺应用要求。当前第1页12