CN108115479B - 一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨夹具、加工设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨夹具、加工设备及方法。所述夹具包括转动结构和支撑装置，所述转动结构能带动所述薄壁圆管型磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动，所述转动结构沿径向方向的最外侧装配有空心转轴，所述空心转轴用于与所述薄壁圆管型磁体毛坯内壁适配安装并随其转动；所述支撑装置设于所述转动结构以其中心对称的两侧，用于支撑所述转动结构。本发明的薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨夹具、加工设备及方法，能在不牺牲加工效率的情况下，提高磁体的成品率。

Description

一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨夹具、加工设备及方法

技术领域

本发明主要涉及一种薄壁圆管型磁体毛坯的外圆磨加工，尤其涉及一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨夹具、加工设备及方法。

背景技术

永磁体根据使用目的的不同,需要其具有不同的形状。其中，带纵向通孔的永磁体(例如，圆筒状磁体)市场需求量非常大。对于这种形状的永磁体，加工方法根据通孔形状和取向方向的不同而不同。

通常，如果磁体的通孔是圆孔，则可以直接进行掏孔加工。为了节约材料，或者磁体管壁太薄时，也可以先在要掏去的部分上钻个小孔，然后进行线切割穿丝掏孔。在穿丝掏孔加工时，将钼丝从孔中取出后，再对外壁和内孔进行磨加工，直至达到所需要的尺寸精度和粗糙度。然而，这样的加工方法不仅加工效率低，而且材料浪费严重，加工成本高举不下。

为了提高生产效率和降低生产成本，可按照带纵向通孔的磁体成型方法，直接成型为与所需产品尺寸相近的通孔磁体。

又例如辐射环磁体，由于其具有从同心圆管中心向外呈辐射状分布的磁力线的特点，造成了其必须先进行压制取向成型为所需的毛坯后再进行烧结的工序。

直接取向成型上述孔管类磁体的方法，虽然降低了生产成本，也为后加工提出了新的挑战。

磁体经过烧结工序体积会收缩40～50％，且取向方向和非取向方向收缩比存在差异，使得磁体出现型变。即便在磁体成型时考虑到取向方向和非取向方向收缩比的不同采取相应的措施进行改善，对于薄壁孔管来说，经过烧结后型变也非常明显，甚至在烧结时内应力来不及释放，内部会出现隐裂纹。

通常上述方法成型后的磁体，经过烧结工序之后还需要进行粗磨外圆、精磨内圆和精磨外圆三道加工工序将其加工至所需磁体的内外径尺寸。

其中粗磨外圆工序，现有的加工方法通常如图1～3所示。

如图1所示，在加工磨外圆时，把若干个孔管磁体2串在转轴1上，转轴1通过轴承副5安装在工作台6上。磁体2之间通过柔性隔垫3(例如丁晴橡胶圈或者聚四氟乙烯垫片)隔开，柔性隔垫3与磁体2的放大图见图2所示。磁体2由两端的锁紧螺母4固定在转轴1上。分别由电机驱动转轴1和砂轮8旋转。由控制***驱动工作台在X、Y轴方向联合移动，带动磁体2外壁与砂轮8接触后，完成外圆粗磨加工。磁体2套接于转轴1上后被砂轮8加工时的运动状态如图3的放大图所示。

烧结后的圆管，由于轴向弯曲和径向的型变具有一定的随机性，且程度不一，为后续的磁体外圆粗磨加工工序造成了很大的困难。如果单次磨削量太少，则工作效率底下；而如果单次磨削量太大，圆管受力过大碎裂，成品率底下。例如辐射环磁体，行业内经过烧结后加工，如今成品率仅为一半。

而根据上述现有装置外圆磨加工薄壁圆管型磁体毛坯，因砂轮和磁体按照固定走刀量刚性加工，要么会因担心磁体碎裂而设定小的走刀量，要么为提高效率设定大的走刀量，就会导致要么加工效率低下，要么追求加工效率而致磁体成品量大大下降，因而导致外圆磨加工薄壁圆管型磁体毛坯的制造成本昂贵。

因此针对现有技术的不足，有必要提出一种新的技术方案，以在不牺牲加工效率情况下，尽量提高磁体的成品率，在此提出下述技术方案。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨夹具、加工设备及方法，使得薄壁管孔磁体在进行外圆磨加工时，不易由于磨削量过大而破裂，以在不牺牲加工效率情况下，尽量提高磁体的成品率。

本发明提供一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨夹具，所述夹具包括转动结构和支撑装置，所述转动结构能带动所述薄壁圆管型磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动，其中所述转动结构沿径向方向的最外侧装配有空心转轴，所述空心转轴用于与所述薄壁圆管型磁体毛坯内壁适配安装并随其转动；所述支撑装置设于所述转动结构以其中心对称的两侧，用于支撑所述转动结构。

在本发明一个实施例中，上述夹具的所述转动结构还包括设于所述空心转轴中心孔内具有一定柔性的软轴，所述软轴的两端固定；所述支撑装置为调节轮，所述调节轮设于所述软轴沿所述薄壁圆管型磁体毛坯往返运动方向的两侧，用于支撑并调节所述软轴的刚度。

上述的夹具，所述调节轮为两对，两对所述调节轮以所述转动结构的中心对称设置。

在本发明另一个实施例中，上述夹具的所述转动结构还包括设于所述空心转轴中心孔内的刚性轴，所述刚性轴的两端固定连接有转接套，两端的所述转接套以所述转动结构的中心对称布置；所述支撑装置为弹性结构，所述转接套支撑安装于所述支撑装置上。

上述的夹具，所述支撑装置包括支撑梁、中心杆、锁母和弹性元件，所述支撑梁在与所述转接套对应位置的两端开有通孔，所述中心杆的一端滑动安装于所述通孔中并延伸出所述通孔，所述中心杆的另一端固定安装于所述转接套内，所述锁母的外径大于所述通孔的直径，所述锁母安装于所述中心杆延伸出所述通孔的一端，所述弹性元件套接于所述中心杆上并安装于所述转接套与所述支撑梁之间。

上述的夹具，所述弹性元件可为弹簧或橡胶管。

上述的夹具，所述夹具还包括工作台，所述转动结构和支撑装置安装于所述工作台上，所述工作台可带动所述转动结构和支撑装置作平面运动。

上述的夹具，所述夹具还包括柔性隔垫，用于隔开安装所述薄壁圆管型磁体毛坯。

上述的夹具，所述夹具还包括锁紧螺母，安装于所述空心转轴的两侧，用于固定所述薄壁圆管型磁体毛坯。

本发明还提供一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨的加工设备，所述设备包括砂轮和上述的夹具，所述砂轮与所述转动结构隔开安装，且位于所述转动结构中心相对应的位置上。

上述的加工设备，所述砂轮的安装支撑结构为柔性结构，所述柔性结构使得外圆磨加工时使得所述砂轮相对于被磨磁体作弹性运动。

本发明还提供一种利用上述加工设备加工磨薄壁圆管型磁体毛坯外圆的方法，砂轮通过电机驱动并通过摩擦带动被磨磁体毛坯及空心转轴转动；在砂轮加工磨外圆时，所述转动结构能带动所述被磨磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动。

本发明的技术方案，使得薄壁管孔磁体在进行外圆磨加工时，不易由于磨削量过大而破裂，因而在不牺牲加工效率的情况下，提高了磁体的成品率。

附图说明

图1是现有的加工方法外圆磨加工薄壁圆管型磁体毛坯的结构示意图；

图2是图1中柔性隔垫与磁体的局部放大结构示意图；

图3是磁体2套接于转轴上后被砂轮加工时的运动状态示意图；

图4是本发明一个实施例外圆磨加工薄壁圆管型磁体毛坯的结构示意图；

图5是本发明另一个实施例外圆磨加工薄壁圆管型磁体毛坯的结构示意图；

图6是本发明再一个实施例外圆磨加工薄壁圆管型磁体毛坯的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

为了在不牺牲加工效率的情况下，尽量提高磁体的成品率，本发明提出了一种新的技术方案，其总的设计思路是：砂轮通过电机驱动并通过摩擦带动被磨磁体毛坯转动；在砂轮加工磨外圆时，转动结构能带动被磨磁体毛坯相对砂轮的进给力方向在一定范围内往返弹性运动，通过磁体的弹性移动使得其与砂轮的磨削量变小，即通过柔性装置的设计来吸收砂轮施加的能量，削弱砂轮的给力力度，保护被磨磁体免于因被过大的进给力而碎裂。

基于上述设计宗旨，本发明具体设计出下述技术方案。

本发明提供了安装磁体2的夹具。

所述夹具包括转动结构和支撑装置，所述转动结构能带动所述薄壁圆管型磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动，其中，所述转动结构沿径向方向的最外侧装配有空心转轴，所述空心转轴1用于与所述薄壁圆管型磁体毛坯内壁适配安装并随其转动。

如图4、5或6所示，把若干个孔管磁体2串在转轴1上，磁体2之间通过柔性隔垫3(例如丁晴橡胶圈或者聚四氟乙烯垫片)隔开，且由锁紧螺母4固定在空心转轴1上。

所述支撑装置设于所述转动结构以其中心对称的两侧，用于支撑所述转动结构。

为了使得转动结构能带动所述薄壁圆管型磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动，即转动结构能带动被磨磁体毛坯相对砂轮的进给力方向在一定范围内往返弹性运动，本发明提出了两种不同的技术方案，其一是通过把支撑磁体2的转动结构设计为柔性结构，使得其能相对砂轮作一定的弹性运动，其二是通过把支撑磁体2的转动结构设计为刚性结构，而把支撑整个转动结构的支撑装置设计为柔性结构，同样能够使得磁体2能相对砂轮作一定的弹性运动，进而外圆磨加工时，当磁体2外表面某处因变型过大时，通过砂轮8和磁体2的挤压，磁体2在柔性结构的带动下会受力弯曲让位，减小砂轮8对磁体2的磨削量，从而避免砂轮磨8对磁体2因磨削量过大挤压，引起薄壁破裂的现象发生。

本发明同时提出一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨的加工设备，所述设备包括砂轮和上述的夹具，所述砂轮与所述转动结构隔开安装，且位于所述转动结构中心相对应的位置上。

同时，本发明也提出了使用上述设备外圆磨加工薄壁圆管型磁体毛坯的方法，即砂轮通过电机驱动并通过摩擦带动被磨磁体毛坯及空心转轴转动；在砂轮加工磨外圆时，所述转动结构能带动所述被磨磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动。

通过上述的方式，使得薄壁管孔类磁体在进行外圆磨加工时，不易由于磨削量过大而破裂，因而达到了在不牺牲加工效率情况下，尽量提高磁体的成品率的目的。

本发明的具体实施例如下所述。

需要说明的是，本发明提到的孔管磁体、薄壁管孔类磁体、薄壁圆管型磁体毛坯等均指薄壁圆管型磁体。

实施例1

本实施例首先提供一种夹具，该夹具包括转动结构和支撑装置，所述转动结构能带动所述薄壁圆管型磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动，其中，所述转动结构沿径向方向的最外侧装配有空心转轴1，所述空心转轴1用于与所述薄壁圆管型磁体毛坯2内壁适配安装并随其转动。

具体地，如图4所示，所述转动结构还包括设于所述空心转轴1中心孔内具有一定柔性的软轴7，即把现有技术中的转轴1改成了空心轴，在其中心孔中穿入软轴7，所述软轴7的两端固定。

所述支撑装置为调节轮，所述调节轮设于所述软轴7沿所述薄壁圆管型磁体毛坯往返运动方向的两侧，用于支撑并调节所述软轴7的刚度。

比如，可将所述调节轮设为两对，两对所述调节轮以所述转动结构的中心对称设置，如图4中的两件件9和两件件10。软轴7上由安装在工作台支架11上的调整轮9和10调整到适中程度的刚度。

本实施例同时提出一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨的加工设备，所述设备包括砂轮8和上述的夹具，所述砂轮8与所述转动结构隔开安装，且位于所述转动结构中心相对应的位置上。

同时本实施例也提出了使用上述设备外圆磨加工薄壁圆管型磁体毛坯的方法，即砂轮通过电机驱动并通过摩擦带动被磨磁体毛坯及空心转轴转动；在砂轮加工磨外圆时，所述转动结构能带动所述被磨磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动。

外圆磨加工时，电机仅驱动砂轮8转动。当工作台带动磁体2与砂轮8接触后，由砂轮8在对磁体2进行外圆磨加工的同时，靠摩擦力带动磁体2、隔垫3、锁紧螺母4和转轴1在软轴7上旋转。

当磁体2外表面某处型变过大时，砂轮8和磁体2之间的挤压力会增大，软轴7会因增大的挤压力发生弯曲或者让位，减小砂轮8对磁体2的磨削量，从而减小砂轮8和磁体2之间的挤压力。

通过这种方式，使得薄壁管孔磁体在进行外圆磨加工时，不易由于磨削量过大而破裂。

经过上述方式改进后，例如加工辐射环磁体时，成品率从46％提高到75％。

实施例2

本实施例首先提供一种夹具，该夹具包括转动结构和支撑装置，所述转动结构能带动所述薄壁圆管型磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动，其中，所述转动结构沿径向方向的最外侧装配有空心转轴1，所述空心转轴1用于与所述薄壁圆管型磁体毛坯内壁适配安装并随其转动。

具体地，如图5所示，所述转动结构还包括设于所述空心转轴1中心孔内的刚性轴12，所述刚性轴12的两端固定连接有转接套13，两端的所述转接套13以所述转动结构的中心对称布置；所述支撑装置为弹性结构，所述转接套13支撑安装于所述支撑装置上。

具体地，所述支撑装置包括支撑梁16、中心杆15、锁母17和弹性元件14，所述支撑梁16在与所述转接套13对应位置的两端开有通孔，所述中心杆15的一端滑动安装于所述通孔中并延伸出所述通孔，所述中心杆15的另一端固定安装于所述转接套13内，所述锁母17的外径大于所述通孔的直径，所述锁母17安装于所述中心杆15延伸出所述通孔的一端，所述弹性元件14套接于所述中心杆15上并安装于所述转接套与所述支撑梁之间。

本实施例中，所述弹性元件为弹簧14。

本实施例同时提出一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨的加工设备，所述设备包括砂轮8和上述的夹具，所述砂轮8与所述转动结构隔开安装，且位于所述转动结构中心相对应的位置上。

同时本实施例也提出了使用上述设备外圆磨加工薄壁圆管型磁体毛坯的方法，即砂轮8通过电机驱动并通过摩擦带动被磨磁体毛坯及空心转轴1转动；在砂轮8加工磨外圆时，所述转动结构能带动所述被磨磁体毛坯2沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动。

外圆磨加工时，电机仅驱动砂轮8转动。当工作台带动磁体2与砂轮8接触后，由砂轮8在对磁体2进行外圆磨加工的同时，靠摩擦力带动磁体2、隔垫3、锁紧螺母4和转轴1在刚性轴12上旋转。

当磁体2外表面某处型变过大时，砂轮8和磁体2之间的挤压力会增大，和弹簧14相联接的刚性轴12会因增大的挤压力发生弯曲或者让位，减小砂轮8对磁体2的磨削量，从而减小砂轮8和磁体2之间的挤压力。

通过这种方式，使得薄壁管孔磁体在进行外圆磨加工时，不易由于磨削量过大而破裂。

经过上述方式改进后，例如加工辐射环磁体时，成品率也从46％提高到75％。

实施例3

本实施例与实施例2的结构相比除了弹性元件外，其它结构均相同。如图6所示，本实施例中，所述弹性元件为橡胶管。该橡胶也可是别的具有一定合适弹性的材料，比如聚氨酯，只要能设计其参数使得能达到本发明所要求的弹性变形即可。本实施例中中心杆15未示出。

实施例4

在上述实施例1至3任一实施例的基础上，本实施例把砂轮也设计为可相对被磨磁体浮动，即砂轮也由柔性结构带动可在进给方向作弹性往返运动，比如把砂轮的中心轴改为万向球铰接轴，并由电机通过万向球铰轴承连接并驱动，使得砂轮被磁体挤压时可在一定范围内浮动，进而削弱对磁体的磨削量。

或者把砂轮与电机的连接仍然设计为刚性连接，而把电机与砂轮整体设计为如实施例2、或3的由弹性装置支撑的结构而整体相对磁体作一定量的弹性运动。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨夹具，所述夹具包括转动结构和支撑装置，所述转动结构能带动所述薄壁圆管型磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动，其中

所述转动结构沿径向方向的最外侧装配有空心转轴，所述空心转轴用于与所述薄壁圆管型磁体毛坯内壁适配安装并随其转动；

所述转动结构还包括设于所述空心转轴中心孔内具有一定柔性的软轴，所述软轴的两端固定；

所述支撑装置为调节轮，所述调节轮设于所述软轴沿所述薄壁圆管型磁体毛坯往返运动方向的两侧，用于支撑并调节所述软轴的刚度；

所述调节轮为两对，两对所述调节轮以所述转动结构的中心对称设置，其中，一对所述调节轮中的两个调节轮为所述软轴提供的支撑力方向相反。

2.一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨夹具，所述夹具包括转动结构和支撑装置，所述转动结构能带动所述薄壁圆管型磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动，其中

所述转动结构沿径向方向的最外侧装配有空心转轴，所述空心转轴用于与所述薄壁圆管型磁体毛坯内壁适配安装并随其转动；

所述转动结构还包括设于所述空心转轴中心孔内的刚性轴，所述刚性轴的两端固定连接有转接套，两端的所述转接套以所述转动结构的中心对称布置；所述支撑装置包括支撑梁、中心杆、锁母和弹性元件，所述支撑梁在与所述转接套对应位置的两端开有通孔，所述中心杆的一端滑动安装于所述通孔中并延伸出所述通孔，所述中心杆的另一端固定安装于所述转接套内，所述锁母的外径大于所述通孔的直径，所述锁母安装于所述中心杆延伸出所述通孔的一端，所述弹性元件套接于所述中心杆上并安装于所述转接套与所述支撑梁之间。

3.如权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述弹性元件为弹簧或橡胶管。

4.如权利要求1至3任一项所述的夹具，其特征在于，所述夹具还包括工作台，所述转动结构和支撑装置安装于所述工作台上，所述工作台可带动所述转动结构和支撑装置作平面运动。

5.如权利要求1至3任一项所述的夹具，其特征在于，所述夹具还包括柔性隔垫，用于隔开安装所述薄壁圆管型磁体毛坯。

6.如权利要求1至3任一项所述的夹具，其特征在于，所述夹具还包括锁紧螺母，安装于所述空心转轴的两侧，用于固定所述薄壁圆管型磁体毛坯。

7.一种薄壁圆管型磁体毛坯外圆磨的加工设备，所述设备包括砂轮和权利要求1至6任一项所述的夹具，所述砂轮与所述转动结构隔开安装，且位于所述转动结构中心相对应的位置上。

8.如权利要求7所述的加工设备，其特征在于，所述砂轮的安装支撑结构为柔性结构，所述柔性结构使得外圆磨加工时使得所述砂轮相对于被磨磁体作弹性运动。

9.一种利用权利要求7所述的加工设备加工磨薄壁圆管型磁体毛坯外圆的方法，其特征在于，砂轮通过电机驱动并通过摩擦带动被磨磁体毛坯及空心转轴转动；在砂轮加工磨外圆时，所述转动结构能带动所述被磨磁体毛坯沿与所述支撑装置的支撑力平行的方向在一定范围内往返弹性运动。

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