軟磁材料細長小孔高質量表面加工技術

■ 西安飛行自動控制研究所 （陜西 710065） 肖 榮 金艷玲 楊 超 童 昕

1. 技術背景

軟磁材料具有低矯頑力和高導磁率，屬于磁性材料。由于軟磁材料易于磁化，同時也易于退磁，所以被廣泛應用于電工電子設備中。應用量較多的軟磁材料是鐵硅合金以，及各種軟磁鐵氧體等。

鐵硅合金即在純鐵中加入硅（Si：0.5%～4.8%），從而可消除磁性材料的磁性隨時間而變化的現象，被廣泛應用到交流領域，以及制造電動機、變壓器、繼電器和互感器等的鐵芯。圖1所示是某飛控系統的重要組成部件，零件材料為鐵硅鋼（Si Iron BFMASTM-A867），即為軟磁性材料鐵硅系合金，含硅量約為2.3%。由于硅含量較高，材料脆性較大，機加性能較差。

圖1 活動鐵芯

從圖2所示活動鐵芯的二維工程圖可看出，零件的加工難點在于φ（2.23±0.01）mm×14.380-0.05mm的細長小孔。其長徑比為1∶6.5且表面粗糙度值要求達到Ra=0.4μm。

2. 加工策略

由于孔徑小、長徑比大，鏜加工因為刀桿細長、剛度差、強度低，加工過程容易讓刀而無法保證孔的尺寸精度。因此，一般加工時都會采用鉸刀鉸孔以保證尺寸精度。然而，車工鉸孔后的表面粗糙度一般為Ra=1.6μm，為后序拋研工序達到Ra=0.4μm的表面粗糙度要求帶來了難度，而且對這種細長小孔而言，研具制作也不易。因此，要滿足圖樣指標要求，必須從降低鉸孔表面粗糙度值入手。

（1）工藝路線制定：在保證孔尺寸精度的前提下，為了盡可能的獲得較高的表面粗糙度，加工過程分為四個工步，即鉆、鏜、粗鉸、精鉸，每個工步所選刀具、機床轉速和加工余量等參數如附表所示，圖3、圖4所示為所選用的粗鉸刀和精鉸刀實物圖。

圖2 活動鐵芯二維工程圖

各工步刀具及切削參數

（2）裝夾定位：工件裝夾定位要可靠、準確，應使鉸刀的軸線與孔的軸線重合。在鉸刀進給時切忌用過大的作用力壓鉆夾，而應隨著鉸刀的旋轉輕輕地對鉆夾加壓，使鉸刀緩慢地引伸進入孔內，并均勻地進給。

同時，所加工細長小孔在軸向僅有0.05mm的加工余量，為了保證孔軸向的尺寸精度，在鉸孔加工時，特制作專用的小限位棒（見圖5）穿在鉸刀桿上（見圖6），以限定鉸刀的軸向進給量，從而有效地保證軸向尺寸滿足圖樣要求，提高加工效率。

（3）冷卻潤滑：本加工方法中，采用菜籽油、攻絲油和煤油混合液作為冷卻液，以保證加工過程冷卻充分，潤滑到位。

圖3 粗鉸用φ2.2mm鉸刀

圖4 精鉸用φ2.22mm鉸刀

圖5 小限位棒

圖6 現場加工示意圖

（4）注意事項：在鉸削過程中，鉸刀切忌不能反轉，即使退刀時也不能反轉，即要按鉸削方向邊旋轉邊向上提起鉸刀。鉸刀反轉會使切屑卡在孔壁和后面之間，將孔壁刮毛。同時，易造成鉸刀磨損，甚至崩刃。

3. 加工結果

采用上文所述加工方法，各項尺寸參數均滿足工藝圖樣指標要求，且孔的表面粗糙度可以達到Ra=0.45μm，已經非常接近于圖樣上的指標要求。對于后序的拋研工序，通過微量的拋研即可達到圖樣要求，從而大大降低了拋研工序的加工難度，有力地保證了零件的加工質量。

[1] 王先逵.機械加工工藝規程制定[M].北京：機械工業出版社，2008.