淺析軟磁鐵氧體的磨削加工*

劉永寧

(陜西金山電器有限公司 陜西 咸陽 712000)

前言

軟磁鐵氧體是鐵氧體材料中應用最廣、生產(chǎn)量最大的一種。它具有高電阻率、高磁導率、低矯頑力、易磁化等優(yōu)良的特性，是廣泛應用于電子產(chǎn)品的各個領域的一類磁性材料。現(xiàn)代科學的發(fā)展對軟磁鐵氧體的形狀及尺寸精度的要求越來越高，因此軟磁鐵氧體磁心的加工也越來越重要。軟磁鐵氧體磁心的力學性能與一般陶瓷相似，燒結后硬度高，脆性大，不能切削只能磨削加工。軟磁鐵氧體磁心一般采用金剛石砂輪磨削加工工藝，因金剛石砂輪價格高，磁心在加工過程中容易出現(xiàn)打邊、掉塊、裂紋、表面拉傷等缺陷，且磁心制備要經(jīng)過制粉、成形、燒結等工序，生產(chǎn)周期較長，故而對磁心加工過程及加工質(zhì)量要求很高。

1 合理選擇金剛石砂輪

金剛石砂輪可對軟磁鐵氧體、硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷等難以加工材料進行高速磨削，金剛石具有很高的抗磨性，砂輪磨損較小，使用壽命較長。在磨削加工中，金剛石砂輪的尺寸、形狀變化小，適合于高精密度的加工。金剛石砂輪的導熱性非常好，有利于熱量的疏散，避免磁心燒傷、裂紋及掉塊等現(xiàn)象，提高了磁心表面加工的質(zhì)量，同時生產(chǎn)效率高。

根據(jù)所磨軟磁鐵氧體磁件的硬度、尺寸精度，合理選擇金剛石砂輪的結合劑、粒度、濃度等。通常軟磁鐵氧體磨削使用樹脂結合劑金剛石砂輪和金屬結合劑金剛石砂輪，其中樹脂結合劑金剛石砂輪使用最多。粒度的大小對加工件的表面質(zhì)量、磨削效率、磨具損耗有著直接的影響，磁件材料軟容易堵塞砂輪氣孔，選擇粒度小的砂輪，磁件材料硬度高時選擇粒度大的砂輪。粒度大，磨削的表面粗糙度高，磨削效率高，適合于粗磨；粒度小，磨削的表面粗糙度低，表面質(zhì)量好；但粒度過小，會降低磨削效率，鐵氧體的切屑容易堵塞砂輪顆粒間的縫隙，在切削過程中會拉傷鐵氧體的表面，影響表面粗糙度，因此選擇粒度原則上是在滿足加工工件要求的條件下選用盡可能粗的粒度，這樣可以提高磨削效率和降低磨具的損耗。金剛石粒度一般按磨削工序選用粒度，粗磨30#～120#，中磨120#～240#，精磨240#～W40。結合劑濃度是金剛石在工作層中所占的百分比，樹脂結合劑砂輪一般選用75%～100%濃度，金屬結合劑砂輪一般選用75%～150%濃度。

軟磁鐵氧體磁件在磨削過程中，如金剛石砂輪存在不平衡，在高速運轉(zhuǎn)中，會產(chǎn)生較大的離心力，使工件產(chǎn)生徑向振動，影響到工件表面粗糙度；磁件質(zhì)硬而脆，會使磁件產(chǎn)生裂紋或破損。因此在磨削前，必須對砂輪進行平衡處理，保證一定的平衡精度是確保軟磁鐵氧體表面質(zhì)量的前提條件。

金剛石砂輪在加工中因偏磨等造成砂輪外形輪廓失真，砂輪表面氣孔阻塞，砂輪磨粒的磨損和破碎，都會嚴重影響砂輪的磨削能力，降低其使用壽命。金剛石砂輪價格較高，要采用合理的修整技術延長其使用壽命。砂輪的圓度越好，其磨削的工件表面粗糙度越低。用金剛石砂輪安裝在外圓磨床上，用白剛玉砂輪進行低速對磨，將其圓度控制在0.012 mm 內(nèi)。

2 合理選擇磨削參數(shù)

磨削參數(shù)的選擇直接影響軟磁鐵氧體工件的表面質(zhì)量，其中進給量是最大的影響因素。在初磨階段，砂輪開始接觸工件時，由于彈性變形，實際吃刀量比磨床刻度盤顯示的要小，可以采取較大的徑向進給量來提高工作效率，此時加工時振動，工件的精度低，表面粗糙度大，表面殘余應力較大，容易造成其表面變形、燒傷，軟磁鐵氧體工件的打邊、掉塊、裂紋，因此在初磨階段要合理選擇磨削進給量，一般進給量為0.01～0.02 mm/次可以持續(xù)進給，進給量先多后少，防止產(chǎn)生后面加工難以消除較深的拉痕或打邊、掉塊。在磨削穩(wěn)定階段，實際吃刀量和磨床刻度盤顯示的一樣，此時采取減少徑向進給量來提高工件的表面質(zhì)量，工件的精度較高，表面粗糙度較小，表面殘余應力較小，進給量為0.005 mm/次。在光磨階段，為了提高磨削精度和表面粗糙度，無徑向進給量或很小的進給量，實際吃刀量比磨床刻度盤顯示的要大。

3 冷卻液

磨削速度高，被磨削的軟磁鐵氧體工件變形速度很快，在磨削區(qū)域瞬間大量發(fā)熱，使工件表面溫度升高，造成工件表面燒傷，高溫也會使表層組織膨脹，使工件表面產(chǎn)生殘余應力。因此在磨削過程中必須對磨削部位進行充分的冷卻。軟磁鐵氧體磨削可采用水作冷卻液，但必須定期全部更換，清洗冷卻水箱、循環(huán)泵及管路，因為磨削的軟磁鐵氧體碎屑會隨著冷卻液循環(huán)，碎屑也會參與到磨削過程，影響磨削的表面質(zhì)量。

4 裝夾

由于軟磁鐵氧體材料具有易脆性，不能承受沖擊載荷和振動，在磨加工中，因工件及其工裝夾具的剛度不足，容易打邊、掉塊、斷裂。為了提高加工質(zhì)量和加工效率，減少磁件的破損，根據(jù)磁件的形狀，在保證加工時的強度和剛度，定做出相應的工裝夾具。

軟磁鐵氧體具有導磁性，平面磨削時只需擋鐵，基本不需要夾具。回轉(zhuǎn)形磁件對軸線與端面的垂直度有精度要求時，在內(nèi)外圓磨加工后可先將三爪固定在工作臺面上，用三爪固定住工件的內(nèi)外圓來磨削端面來保證垂直度。內(nèi)外圓磨削時必須做工裝夾具，尤其是批量加工，可以大大提高工件的合格率及工作效率。夾具必須做到裝夾方便，便于加工和測量，具有足夠的強度和剛度。加工內(nèi)圓時，可采用套筒式裝夾，將工件放入套筒，兩端壓緊端面的方法磨削內(nèi)圓，磨削外圓時可采用將內(nèi)圓固定在芯軸上的辦法。

5 特殊加工方法

軟磁鐵氧體加工相比其它材料還有其獨特的方法，拼接加工技術是對其特殊結構采用的加工方法，拼接的磁體不影響其整體性能。采用此方法可以加工回轉(zhuǎn)形產(chǎn)品，其原理就是將鐵氧體磁心分解為不同部分，按要求加工完成后，采用粘接方法組合成需要的形狀，再進行加工滿足磁心的精度要求。我們有一款回轉(zhuǎn)形產(chǎn)品，因其內(nèi)孔加工的特殊性，無法在成形后磨加工和測量。我們將其圓周等分成若干份扇形，按扇形的尺寸定做方磁條，在方磁條上將內(nèi)孔所需尺寸磨削加工出來，再將方磁條在平磨上磨成楔形后用膠拼接在一起，形成近似的圓，然后用工裝夾具將內(nèi)外圓磨床磨出需要的尺寸，因內(nèi)圓特殊部位尺寸已經(jīng)基本到位，只需將拼接的高點磨去，加工好的工件在充磁后完全滿足磁性能。