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本文根據(jù)鐵芯零件的材料特性、結構特點，從刀具、切削參數(shù)、裝夾定位方法及周轉防護等關鍵點入手，制定其典型工藝方案，同時，對一些新技術在鐵芯零件加工過程中的應用加以論述。
1J50材料易磁化、易退磁，磁滯損耗小，適用于交變磁場中，用來制造電磁鐵、變壓器、電動機和高頻電磁元器件的鐵芯等。1J50軟磁材料在加工成零件后，必須經過退火熱處理，消除加工應力，才能獲得較好的磁性能。目前采用的是真空退火熱處理工藝，零件隨爐加熱至1100℃，保溫一段時間后隨爐溫冷卻[1，2]。國標要求1J50的磁性能指標：最大磁導率μm≥31.3mH/m，飽和磁感應強度Bs≥1.5T，矯頑力HC≤14.4A/m。
圖1 鐵芯零件
（2）深小孔加工特點 鐵芯零件深小孔的加工難度較大，在加工過程中難以觀察到刀具的切削過程，對加工的判斷只能通過切削聲音、觀察切屑狀態(tài)和機床的參數(shù)設置間接得到。加工中產生的切屑不能及時排出，堵塞在鉆頭和內孔中，造成孔內壁出現(xiàn)劃痕和斷刀等現(xiàn)象。
（3）磁性材料加工特點 磁性能是影響鐵芯功能實現(xiàn)的重要因素。由于在鐵芯的加工和周轉過程中，鐵芯之間的接觸、疊放和磕碰等防護不當時，會導致磁性能減弱，出現(xiàn)外觀缺陷等問題，所以工藝上應當重點注意鐵芯零件的防護，并用專用零件盒周轉。由于1J50材料鐵、鎳元素含量較高，質地軟，在加工過程中切屑易粘附在切削刃上，在刀尖形成積屑瘤，降低刀具壽命，同時影響零件的加工精度和表面質量，因此，在刀具排屑、斷屑槽型選擇及涂層選擇上需要避免粘刀現(xiàn)象。
長徑比L/D≤5、深徑比L/d≤5的典型零件一如圖2所示，屬于簡單的軸類零件，通常在CK20E小型精密數(shù)控車床上加工，采用自定心卡盤裝夾，車削外圓主軸轉速為2000r/min，切削深度為0.3mm，進給量為0.15mm/r；鉆孔主軸轉速為2500r/min，切削深度為0.3mm，進給量為0.03mm/r。數(shù)控車床一次裝夾，保證外圓、內孔尺寸及幾何公差。具體工藝流程：數(shù)控車床車削外圓→數(shù)控車床鉆孔→檢驗→ 真空退火。加工后的零件尺寸精度較高，表面質量較好。零件加工和轉運過程中，應用鐵芯專用零件盒進行防護，避免零件之間的接觸碰撞，如圖3所示。
圖2 典型零件一
5.2 典型零件二
5＜L/D≤10、5＜L/d≤20的典型零件二如圖4所示。若利用CK20E小型精密數(shù)控車床加工，則一次裝夾時，零件懸伸長、振動大，鉆孔時鉆頭磨損快，孔易偏斜，孔尺寸超差超大0.01～0.04mm。使用三坐標測量儀測量同軸度，超差0.05～0.07mm。
圖4 典型零件二
當5＜L/D≤10時，需增加切斷工序，先對毛坯外圓車削見光，按長度（35±0.1）mm的尺寸先進 行切斷。采用數(shù)控車床鉆
孔，利用兩頂尖裝夾方法，在CG6125C高精度車床上保證外圓尺寸
以及孔與外圓的同軸度。采用此種裝夾方法能夠最大限度地確保細長軸加工后兩端的同軸度，且裝夾較為方便，能夠保證細長軸的定位精 度。零件表面粗糙度和直線度采用磨削保證。
具體工藝流程為：數(shù)控車床車削見光外表面切 斷→數(shù)控車床鉆孔保證孔的尺寸→數(shù)控車床兩頂尖裝夾車削保證外圓精度→無心磨床磨削保證表面粗糙度和直線度→數(shù)控車床車削平端面→檢驗→真空退火。零件加工和轉運過程中應用專用零件盒進行防護，避免零件之間的接觸碰撞。
5.3 典型零件三
10＜L/D≤20、20＜L/d≤40的典型零件三如圖5所示。若繼續(xù)沿用上述工藝流程，受零件自身孔徑小、孔徑深的限制，數(shù)控車床加工
小孔時，選用d2.0mm×Ap81.0mm（直徑2.0mm、刃長81.0mm）鉆頭，鉆頭直徑小，懸伸長，剛性弱，在切削中難以觀察到刀具的切削過程，對加工的判斷只能通過切削聲音、觀察切削狀態(tài)間接得到，加工中產生的切屑不能及時排出，堵塞在鉆頭和內孔 中，造成斷刀現(xiàn)象，刀片壽命為1個鉆頭只能加工2～3個零件。由于
孔出入口尺寸不一致、 毛刺大，因此用兩頂尖裝夾車削加工外圓尺寸
，同軸度超差0.05～0.10mm，加工后零件質量、加工效率及刀片壽命等都不理想。
圖5 典型零件三
采用超聲波振動鉆孔技術，將原數(shù)控車床鉆孔工序改為數(shù)控車床加工引導孔。改進后的工藝流程為：數(shù)控車床車削見光外表面切斷→數(shù)控車床車削平端面→數(shù)控車床加工引導孔→鉆削中心保證通孔尺寸→無心磨床磨削保證表面粗糙度和直線度→數(shù)控車床兩頂尖裝夾車削保證外圓精度和同軸度→檢驗→真空退火。
通過試驗驗證，超聲波鉆孔加工較數(shù)控車床鉆孔加工效率提高7倍，刀具使用壽命得到改善；振動鉆削孔的表面光滑，在鉆削過程中，斷屑排屑能力好，孔內壁無切屑瘤堆積、無劃痕，改善了孔內壁質量；解決了深孔加工中孔的直線度不好、孔偏斜的問題。在加工1J50軟磁材料、質地黏易附著刀具的材料或者類似鈦合金等難加工材料時，通過調整超聲振動頻率，從切屑的形狀、刀具的使用時間，可以判斷出鉆削狀況明顯得到改善。
本文通過對鐵芯零件的結構特點進行分類，總結出各類典型零件的工藝流程，以及在零件加工過程中細節(jié)的控制，特別是超聲波振動鉆孔新技術的引入，解決了大長徑比小直徑深孔的加工難題，使得鐵芯零件更小、更精密，對于LVDT（直線位移傳感器）系列產品的批量、穩(wěn)定生產具有一定的實際指導意義。
參考文獻：
[1] 張燕陽，王德義，詹曉梅，等. 不同熱處理方法對1J50合金軟磁性能影響研究[J]. 材料開發(fā)與應用，2012，27（2）：24-27．
[2] 程惠明，劉永謀，馬婉君. 真空退火對1J50軟磁合 金組織和性能的影響[J]. 金屬熱處理，2023，48（7）：214-216.
[3] 喻紅中. 探析細長桿件車削加工方法[J]. 時代農機，2019，46（7）：25-27.
（來源金屬加工）
