一種軟磁鐵氧體磁芯退拔毛刺測(cè)量及去除裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種軟磁鐵氧體磁忍退拔毛刺去除裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 軟磁鐵氧體材料具有高磁導(dǎo)率、高電阻率、低損耗及耐磨性等特點(diǎn)，且容易批量生 產(chǎn)、性能穩(wěn)定和機(jī)械加工性能高，已成為電子工業(yè)、機(jī)電工業(yè)和工廠產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料。我們 可W利用模具制成各種形狀的磁忍，它的應(yīng)用直接影響電子信息、家電工業(yè)、計(jì)算機(jī)與通 訊、環(huán)保及節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。雖然我國(guó)軟磁鐵氧體的制備總量居世界第一，但是大多數(shù)屬于 低水平的制備。由于壓膜工藝的限制，軟磁鐵氧體磁忍加工過程中不可避免產(chǎn)生退拔毛刺， 影響著其使用性能。此外，磁忍表面表面質(zhì)量嚴(yán)重影響著商業(yè)價(jià)值，尤其是毛刺高度的極大 影響，無毛刺的同類產(chǎn)品售價(jià)要高2~3倍。
[0003] 為去除退拔毛刺，使磁忍具有良好的尺寸精度，性能符合物理特性，一方面，在軟 磁鐵氧體磁忍加工工藝流程中通常通過采用研磨工藝進(jìn)行表面加工，但由于磁忍幾何結(jié)構(gòu) 影響，會(huì)造成磨料無法研磨毛刺，同時(shí)也會(huì)損傷磁忍基體；另一方面，噴涂一層均勻、致密、 絕緣、美觀的有機(jī)涂層，減弱對(duì)磁忍表面的導(dǎo)線磨損，防止過早破壞導(dǎo)線表面絕緣層，噴涂 法雖提高了商業(yè)價(jià)值，但也提高了造價(jià)，而且某些規(guī)格的軟磁鐵氧體磁忍不允許對(duì)磁忍表 面進(jìn)行涂層覆蓋；此外磁忍毛刺過大時(shí)會(huì)使得有機(jī)涂層厚度難W控制，零件質(zhì)量難W穩(wěn)定。
[0004] 軟磁鐵氧體材料屬于硬質(zhì)陶瓷，而超聲振動(dòng)加工是脆斷材料精加工的重要手段之 一，其原理就是利用超聲波在介質(zhì)中產(chǎn)生巨大壓強(qiáng)變換，W此讓毛刺發(fā)生受迫振動(dòng)，當(dāng)受迫 振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力超過了毛刺所能承受的最大應(yīng)力，毛刺就會(huì)發(fā)生斷裂。由于軟磁鐵氧體 磁忍的毛刺尺寸微小且形態(tài)分布不規(guī)則，給去除毛刺帶來困難，且容易損傷磁忍基體，而目 前相關(guān)的超聲波加工技術(shù)尚不成熟，無可靠產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種軟磁鐵氧體磁忍退拔毛刺去除裝 置。
[0006] 為解決W上問題，本實(shí)用新型采用了W下技術(shù)手段：
[0007] 本實(shí)用新型包括機(jī)架、夾具、=維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備和超聲振 動(dòng)設(shè)備，在機(jī)架上設(shè)置有=維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，夾具放置在=維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，所述的夾具下方固定 設(shè)置有線圈；所述的線圈在通電后用于固定軟磁鐵氧體。
[0008] 在所述的夾具上方設(shè)置有位置相對(duì)固定的變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備和超聲振 動(dòng)設(shè)備；變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備用于采集所述固定軟磁鐵氧體的圖像；超聲振動(dòng)設(shè)備 用于去除磁忍的退拔毛刺。
[0009] 所述的超聲振動(dòng)設(shè)備包括超聲波電源、超聲波換能器、超聲波變幅桿和工具頭；超 聲波電源給超聲換能器供電，超聲換能器將電激勵(lì)轉(zhuǎn)化為超聲波振動(dòng)，超聲換能器輸出端 通過變幅桿與工具頭連接。
[0010] 進(jìn)一步說，所述的變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備中的物鏡選用電子目鏡。
[0011] 進(jìn)一步說，所述的超聲波電源采用FZ-1000 A型超聲波電源。
[0012] 進(jìn)一步說，所述的超聲波換能器采用郎之萬結(jié)構(gòu)。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型解決了磁忍毛刺微小、分布不規(guī)則、難測(cè) 量的問題，保證磁忍的使用性能，提高軟磁鐵氧體磁忍的檔次和商業(yè)價(jià)值，有利于改進(jìn)軟磁 鐵氧體磁忍去毛刺工藝和降低軟磁鐵氧體材料加工成本。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2為裝置組功能與組成圖。
[0016] 圖3為控制系統(tǒng)組成。
[0017] 圖4為超聲波振動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖5為換能器的S維模型。
[0019] 圖6為變幅桿的S維模型。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0021] 如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型包括機(jī)架、夾具、S維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、變焦顯微數(shù)字圖像 采集設(shè)備2和超聲振動(dòng)設(shè)備3,在機(jī)架上設(shè)置有=維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（X方向自由度的滑臺(tái)4、Y方 向自由度的滑臺(tái)5、Z方向自由度的滑臺(tái)1 ;并且在每個(gè)自由度上安置電機(jī))，夾具放置在= 維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，在裝置進(jìn)行工作時(shí)，需要將超聲波工具頭壓在軟磁鐵氧體上，由于軟磁鐵氧 體屬于軟磁性材料，所W在鐵板平臺(tái)下面安置線圈，對(duì)線圈進(jìn)行通電。利用線圈通電產(chǎn)生的 磁場(chǎng)，將平板和軟磁鐵氧體磁化，從而將軟磁鐵氧體固定在平板上。
[0022] 在所述的夾具上方設(shè)置有位置相對(duì)固定的變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備和超聲振 動(dòng)設(shè)備；變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備用于采集所述固定軟磁鐵氧體的圖像；超聲振動(dòng)設(shè)備 用于去除磁忍的退拔毛刺。
[0023] 所述的超聲振動(dòng)設(shè)備包括超聲波電源、超聲波換能器、超聲波變幅桿和工具頭；超 聲波電源給超聲換能器供電，超聲換能器將電激勵(lì)轉(zhuǎn)化為超聲波振動(dòng)，超聲換能器輸出端 通過變幅桿與工具頭連接。
[0024] 為適應(yīng)不同微小毛刺的測(cè)量，變焦物鏡鏡頭應(yīng)具有大工作距離的特點(diǎn)，鏡頭結(jié)構(gòu) 緊湊、小型化，本實(shí)施例中的變焦顯微物鏡選用電子目鏡。 陽0巧]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：主要由運(yùn)動(dòng)控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)和絲杠組成，如圖 3所示。X、Y、Z軸=條絲杠有效行程分別為1200mm、800mm、500mm，精度為C7,導(dǎo)程為5mm。 系統(tǒng)上位機(jī)采用研華工控機(jī)，控制器采用化C，對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而帶動(dòng)滾珠絲桿運(yùn) 動(dòng)。上位機(jī)通過RS232串口通訊端口對(duì)PLC發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令和接受反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)臺(tái) 的運(yùn)動(dòng)控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。PLC通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)水平方向工作平臺(tái)X、 Y軸絲杠和垂直于地面的Z軸絲杠的運(yùn)動(dòng)，最終達(dá)到控制加工頭和磁忍相對(duì)位置的目的。選 取的控制器為OMRONCP1E-N30DT-A，使用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器則采用雷賽M860步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)器，所用的步進(jìn)電機(jī)為57BYGH76304B。
[00%] 超聲振動(dòng)系統(tǒng)完成軟磁鐵氧體磁忍毛刺去除，通過運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)完成去毛刺 過程。超聲振動(dòng)系統(tǒng)，參加圖4,包括超聲波電源、超聲波換能器（a)、超聲波變幅桿（b)和工 具頭（C)。超聲波電源將工頻電轉(zhuǎn)化為超聲波激勵(lì)后加載到換能器上，換能器將電激勵(lì)轉(zhuǎn)化 為超聲波振動(dòng)，經(jīng)過變幅桿放大后的超聲波振動(dòng)傳播至工具頭上對(duì)工件進(jìn)行加工。
[0027]超聲波電源選?。翰捎肍Z-1000 A型超聲波電源，它具有良好的頻率跟蹤功能，能 夠根據(jù)超聲波振動(dòng)系統(tǒng)諧振頻率的變化做出相應(yīng)的微調(diào)，而且能夠更方便的將超聲波電源 與整個(gè)控制系統(tǒng)連接在一起，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。根據(jù)磁鐵氧體磁忍毛刺形態(tài)分布測(cè) 量及分析所得毛刺的高度，可設(shè)置其功率值。
[002引超聲波換能器設(shè)計(jì)：采用郎之萬結(jié)構(gòu)(包括后蓋板6、螺栓7、絕緣環(huán)8、電極片9、壓 電陶瓷10、前蓋板11、壓電陶瓷晶堆12)，既解決了由于PZT-4抗拉性不好的問題，又降低 了換能器的諧振頻率，使換能器更加適合用于產(chǎn)生功率超聲。如圖5為換能器的=維模型。 通過計(jì)算得出換能器各部分的尺寸為如表1所示。
[0029] 表1換能器的尺寸
[0030]
陽031] 同時(shí)，計(jì)算得出位移節(jié)點(diǎn)(位移節(jié)點(diǎn)是固定超聲波振動(dòng)系統(tǒng)的最佳位置)在X=O (X 表示質(zhì)點(diǎn)在換能器前后板蓋W及壓電陶瓷晶堆中的位置）的位置，超聲波換能器的振速比 為 1. 74。
[0032]超聲波變幅桿設(shè)計(jì)：選用經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼制成的復(fù)合高斯變幅桿，變幅桿 的S維模型如圖6所示。
[0033]超聲波在變幅桿中傳播特性并考慮邊界條件后計(jì)算出變幅桿的放大倍數(shù)為1. 84， 形狀因數(shù)為1.84。高振幅端長(zhǎng)度馬為23. 73mm、高斯段的長(zhǎng)度車為64. 10mm，振幅端的圓 柱體長(zhǎng)度A為65.Olmm。該變幅桿位移節(jié)點(diǎn)在低振幅端圓柱體終點(diǎn)處，即低振幅段馬與 高斯段車交界處，即離低振幅端65.Olmm處。
[0034] 工具頭設(shè)計(jì)：選用45號(hào)鋼，與變幅桿的小口直徑一樣即可。長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為10mm。
[0035] 本裝置的工作流程：將磁忍批量放于=維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的平板，通過加磁固定，通過變 焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備對(duì)各軟磁鐵氧體磁忍進(jìn)行圖像采集，由上位機(jī)進(jìn)行毛刺測(cè)量和磁 忍中屯、位置定位計(jì)算，根據(jù)測(cè)量毛刺的高度，設(shè)置振動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)，啟動(dòng)振動(dòng)系統(tǒng)，由=自由 度的自動(dòng)控制系統(tǒng)將加工頭移至磁忍中屯、位置，去除磁忍的退拔毛刺。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種軟磁鐵氧體磁芯退拔毛刺測(cè)量及去除裝置，包括機(jī)架、夾具、三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、變 焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備和超聲振動(dòng)設(shè)備，其特征在于： 在機(jī)架上設(shè)置有三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，夾具放置在三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，所述的夾具下方固定設(shè) 置有線圈；所述的線圈在通電后用于固定軟磁鐵氧體； 在所述的夾具上方設(shè)置有位置相對(duì)固定的變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備和超聲振動(dòng)設(shè) 備；變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備用于采集所述固定軟磁鐵氧體的圖像；超聲振動(dòng)設(shè)備用于 去除磁芯的退拔毛刺； 所述的超聲振動(dòng)設(shè)備包括超聲波電源、超聲波換能器、超聲波變幅桿和工具頭；超聲波 電源給超聲換能器供電，超聲換能器將電激勵(lì)轉(zhuǎn)化為超聲波振動(dòng)，超聲換能器輸出端通過 變幅桿與工具頭連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述的變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備中的 物鏡選用電子目鏡。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述的超聲波電源采用FZ-1000A型超聲 波電源。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述的超聲波換能器采用郎之萬結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種軟磁鐵氧體磁芯退拔毛刺測(cè)量及去除裝置。本實(shí)用新型包括機(jī)架、夾具、三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備和超聲振動(dòng)設(shè)備，在機(jī)架上設(shè)置有三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，夾具放置在三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，所述的夾具下方固定設(shè)置有線圈；所述的線圈在通電后用于固定軟磁鐵氧體。在所述的夾具上方設(shè)置有位置相對(duì)固定的變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備和超聲振動(dòng)設(shè)備；變焦顯微數(shù)字圖像采集設(shè)備用于采集所述固定軟磁鐵氧體的圖像；超聲振動(dòng)設(shè)備用于去除磁芯的退拔毛刺。本實(shí)用新型解決了磁芯毛刺微小、分布不規(guī)則、難測(cè)量的問題，精確控制毛刺高度，保證磁芯的使用性能，提高軟磁鐵氧體磁芯的檔次和商業(yè)價(jià)值。
【IPC分類】H01F41/02
【公開號(hào)】CN205028772
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520593787
【發(fā)明人】張虹, 鄭慧峰, 王月兵, 白帆, 曹永剛, 呂晶, 倪豪, 曹文旭
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年8月9日