一种具有高垂直度要求的钕铁硼小磁环的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钕铁硼小磁环加工方法，尤其是涉及一种具有高垂直度要求的钕铁硼小磁环的加工方法。
【背景技术】
[0002]随着电机马达动平衡要求的不断提升，一种具有高垂直度要求的钕铁硼小磁环被设计开发并陆续投入批量生产。此类钕铁硼小磁环常规尺寸及垂直度要求为:外径为Φ 8mm?Φ 20mm、内径为Φ 2mm?Φ 10mm，厚度为3mm?10mm，以内孔为基准测量小磁环平面的垂直度为0.0lmm ?0.03mm。
[0003]目前，该钕铁硼小磁环的加工方法通常包括以下步骤:无心磨磨削小磁柱步骤—钻内孔步骤—切割厚度步骤。在无心磨磨削小磁柱步骤中，由于普通无心磨磨削整段小磁柱时圆柱度及尺寸精度很难达到0.0lmm以下(通常达到0.020?0.035mm)，由此将对下道钻内孔步骤中的钻孔定位准确性造成不良影响；在钻内孔步骤中，小磁柱装夹并固定在三角弹簧夹头中，由于普通无心磨磨削加工后的小磁柱外径尺寸精度较低且圆柱度公差值大，在装夹时小磁柱的圆心线与刀具中心线存在0.0I?0.03mm的几何偏移，钻孔后小磁柱外径与内孔位置偏移量会达到0.04?0.08mm;在切割厚度步骤中，由于粘料和上料过程使小磁柱与内圆切片机刀片之间存在不可控的倾斜角度，且切割过程中刀具受热不均，进刀切割时刀片容易出现歪斜，故因本工序造成的钕铁硼小磁环以内孔为基准测量平面垂直度的不良幅度为0.08?0.16mm。究其原因，现有的钕铁硼小磁环的加工方法中的三道加工步骤均存在造成钕铁硼小磁环垂直度(以内孔为基准测量平面的垂直度)偏大的因素，综合累计叠加后小磁环以内孔为基准测量平面的垂直度与设计值相差甚远，产品此项要求的不良率近乎为100%。由此，受限于钕铁硼小磁环的加工方法，使用者不得不放宽对钕铁硼小磁环的垂直度要求，以致电机马达动平衡难以达到最优，电机难以稳定工作。
[0004]鉴此，设计一种具有高垂直度要求的钕铁硼小磁环的加工方法，采用该加工方法加工的钕铁硼小磁环可满足其垂直度设计要求，具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高垂直度要求的钕铁硼小磁环的加工方法，该加工方法可实现钕铁硼小磁环的批量生产，且其加工的钕铁硼小磁环可满足垂直度设计要求。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种具有高垂直度要求的钕铁硼小磁环的加工方法，将钕铁硼小磁环的外径记为D，内径记为d，厚度记为H，钕铁硼小磁环的内径上公差记为a，钕铁硼小磁环的内径下公差记为b，包括以下步骤:
[0007]①采用无心磨磨削小磁柱步骤—钻内孔步骤—切割厚度步骤，制备得到钕铁硼小磁环半成品，将该钕铁硼小磁环半成品的外径记为D1，内径记为dl，厚度记为Hl，其中Dl = D+0.lmm，dl=d —0.=H+0.05mm;
[0008]②采用高精密双面研磨机对钕铁硼小磁环半成品的上下两个表面进行平面精加工，具体过程为:
[0009]②-1用防锈液清洗高精密双面研磨机的上研磨盘和下研磨盘，去除上研磨盘和下研磨盘上粘附的磁粉与铁肩杂质；
[0010]②-2将清洗后的上研磨盘和下研磨盘擦干，在上研磨盘和下研磨盘上均匀涂抹碳化硼研磨膏与煤油；
[0011 ] ②-3设定上研磨盘的压力为0.3?0.5MPa，开启高精密双面研磨机，上研磨盘下降与下研磨盘接触，上研磨盘和下研磨盘两者同步反向自转3min后上研磨盘向上提升与下研磨盘分离，关闭高精密双面研磨机，此时，上研磨盘和下研磨盘上的研磨膏分布均匀；
[0012]②-4将5张厚度为Imm的行星载盘沿一圈均布放置在下研磨盘上，将钕铁硼小磁环半成品装入行星载盘的通孔中；
[0013]②-5设定上研磨盘的压力为0.8?1.0MPa，开启高精密双面研磨机对钕铁硼小磁环半成品进行研磨，研磨时间为2min，研磨结束后得到平面精加工后的钕铁硼小磁环，将平面精加工后的钕铁硼小磁环的厚度记为H2，此时H2 = H，其两面平面度< 0.005mm;
[0014]③采用高精度无心磨床对平面精加工后的钕铁硼小磁环的外径进行精加工，具体过程为:
[0015]③-1将直径为2mm的圆柱形铁棒依次穿入η个钕铁硼小磁环的内孔，得到成串钕铁硼小磁环，成串钕铁硼小磁环中每相邻两个钕铁硼小磁环贴合，其中η X Η2大于等于1.5倍无心磨砂轮的厚度且小于等于1.7倍无心磨砂轮的厚度；
[0016]③-2对成串钕铁硼小磁环进行多次磨削:将高精度无心磨床的无心磨砂轮与导轮之间磨削距离记为L，每次磨削前调节高精度无心磨床的无心磨砂轮与导轮之间磨削距离，令L = D1—0.003—(k—1)ΧΑ，其中A为0.003mm?0.006mm，k表示磨削次数，第一次磨削时k=I，第二次磨削时k = 2，以此类推，直至满足条件D+a — 0.006mm <L<D+a-0.002mm时，多次磨削完成;每次磨削时，保持铁棒水平将成串钕铁硼小磁环通过高精度无心磨床的V形支架进入机床砂轮与导轮之间进行磨削，在磨削过程中，操作员工用手握住铁棒保持铁棒的上表面与钕铁硼小磁环的上内侧面贴合，并用手始终顶住成串钕铁硼小磁环的尾部使每相邻两个钕铁硼小磁环保持贴合；当连续磨削多串成串钕铁硼小磁环时，手动推动后一串成串钕铁硼小磁环至其最前面的钕铁硼小磁环与前一串成串钕铁硼小磁环中最后一个钕铁硼小磁环贴合;多次磨削完成后得到外径精加工后的钕铁硼小磁环，将该钕铁硼小磁环的外径记为D2，此时，D2 = D，该钕铁硼小磁环圆度小于0.005mm，尺寸精度小于0.008mm，以钕铁硼小磁环上下平面为基准测量外径的垂直度小于0.005mm;
[0017]④采用自动轴承内圆磨床对外径精加工后的钕铁硼小磁环的内径进行精加工，自动轴承内圆磨床具有两个纵向进给机构，将两个纵向进给机构分别称为第一纵向进给机构和第二纵向进给机构，第一纵向进给机构和第二纵向进给机构对称设置在成“品”字形分布的三个锥度导轮的两侧，具体过程为:
[0018]④-1选取直径为d2的研磨砂轮安装到自动轴承内圆磨床的第一纵向进给机构中，d2 = d — 0.2mm，设定研磨砂轮的转速为4000?5000r/min;
[0019]④-2将锥度通规安装在第二纵向进给机构中，锥度通规为大头端和小头端的截面为圆形的锥体，将锥度通规小头端的直径记为Dzl，Dzl = d—丨b丨，将锥度通规大头端的直径记为Dz2，Dz2 = d+a，锥度通规的高度记为Lz，40mm< Lz < 50mm，锥度通规的表面粗糙度为Ra0.4，符号“丨丨”为取绝对值符号；
[0020]④-3将钕铁硼小磁环送入自动轴承内圆磨床中成“品”字形分布的三个锥度导轮的中心处，此时锥度通规、钕铁硼小磁环和研磨砂轮三者同轴;开启自动轴承内圆磨床，研磨砂轮转动，三个锥度导轮转动带着钕铁硼小磁环以转速20?35r/min转动，研磨砂轮与钕铁硼小磁环转动方向相反；
[0021 ]④-4第一纵向进给机构驱动研磨砂轮做前后往复直线运动，第二纵向进给机构驱动锥度通规做前后往复直线运动:当研磨砂轮向前直线运动时，此时锥度通规同步向后直线运动，当研磨砂轮向后直线运动时，此时锥度通规同步向前直线运动;研磨砂轮向前直线运动时进入钕铁硼小磁环的内孔中对钕铁硼小磁环的内径进行研磨，研磨砂轮向后直线运动时研磨砂轮离开钕铁硼小磁环的内孔中；锥度通规向前直线运动时，锥度通规移动至与钕铁硼小磁环接触并尝试进入钕铁硼小磁环的内孔中，如果不能进入，锥度通规则向后直线运动离开钕铁硼小磁环，如果能够进入，则钕铁硼小磁环的内径精加工结束，此时研磨砂轮和锥度通规的前后往复直线运动停止，加工后的钕铁硼小磁环的内径满足d，钕铁硼小磁环的内孔相对外径位置度小于0.015mm，以内孔为基准测量小磁环平面的垂直度为0.0lmm?0.03mmo
[0022]与现有技术相比，本发明的优点在于首先采用无心磨磨削小磁柱步骤—钻内孔步骤—切割厚度步骤制备得到钕铁硼小磁环半成品，这三道加工工序中各自定位基准稳定性差以及设备制造精度低，得到的钕铁硼小磁环半成品以内孔为基准测量平面的垂直度无法满足设计要求，在该钕铁硼小磁环半成品中预留了适当的加工余