软磁材料细长小孔高质量表面加工技术

■ 西安飞行自动控制研究所 （陕西 710065） 肖 荣 金艳玲 杨 超 童 昕

1. 技术背景

软磁材料具有低矫顽力和高导磁率，属于磁性材料。由于软磁材料易于磁化，同时也易于退磁，所以被广泛应用于电工电子设备中。应用量较多的软磁材料是铁硅合金以，及各种软磁铁氧体等。

铁硅合金即在纯铁中加入硅（Si：0.5%～4.8%），从而可消除磁性材料的磁性随时间而变化的现象，被广泛应用到交流领域，以及制造电动机、变压器、继电器和互感器等的铁芯。图1所示是某飞控系统的重要组成部件，零件材料为铁硅钢（Si Iron BFMASTM-A867），即为软磁性材料铁硅系合金，含硅量约为2.3%。由于硅含量较高，材料脆性较大，机加性能较差。

图1 活动铁芯

从图2所示活动铁芯的二维工程图可看出，零件的加工难点在于φ（2.23±0.01）mm×14.380-0.05mm的细长小孔。其长径比为1∶6.5且表面粗糙度值要求达到Ra=0.4μm。

2. 加工策略

由于孔径小、长径比大，镗加工因为刀杆细长、刚度差、强度低，加工过程容易让刀而无法保证孔的尺寸精度。因此，一般加工时都会采用铰刀铰孔以保证尺寸精度。然而，车工铰孔后的表面粗糙度一般为Ra=1.6μm，为后序抛研工序达到Ra=0.4μm的表面粗糙度要求带来了难度，而且对这种细长小孔而言，研具制作也不易。因此，要满足图样指标要求，必须从降低铰孔表面粗糙度值入手。

（1）工艺路线制定：在保证孔尺寸精度的前提下，为了尽可能的获得较高的表面粗糙度，加工过程分为四个工步，即钻、镗、粗铰、精铰，每个工步所选刀具、机床转速和加工余量等参数如附表所示，图3、图4所示为所选用的粗铰刀和精铰刀实物图。

图2 活动铁芯二维工程图

各工步刀具及切削参数

（2）装夹定位：工件装夹定位要可靠、准确，应使铰刀的轴线与孔的轴线重合。在铰刀进给时切忌用过大的作用力压钻夹，而应随着铰刀的旋转轻轻地对钻夹加压，使铰刀缓慢地引伸进入孔内，并均匀地进给。

同时，所加工细长小孔在轴向仅有0.05mm的加工余量，为了保证孔轴向的尺寸精度，在铰孔加工时，特制作专用的小限位棒（见图5）穿在铰刀杆上（见图6），以限定铰刀的轴向进给量，从而有效地保证轴向尺寸满足图样要求，提高加工效率。

（3）冷却润滑：本加工方法中，采用菜籽油、攻丝油和煤油混合液作为冷却液，以保证加工过程冷却充分，润滑到位。

图3 粗铰用φ2.2mm铰刀

图4 精铰用φ2.22mm铰刀

图5 小限位棒

图6 现场加工示意图

（4）注意事项：在铰削过程中，铰刀切忌不能反转，即使退刀时也不能反转，即要按铰削方向边旋转边向上提起铰刀。铰刀反转会使切屑卡在孔壁和后面之间，将孔壁刮毛。同时，易造成铰刀磨损，甚至崩刃。

3. 加工结果

采用上文所述加工方法，各项尺寸参数均满足工艺图样指标要求，且孔的表面粗糙度可以达到Ra=0.45μm，已经非常接近于图样上的指标要求。对于后序的抛研工序，通过微量的抛研即可达到图样要求，从而大大降低了抛研工序的加工难度，有力地保证了零件的加工质量。

[1] 王先逵.机械加工工艺规程制定[M].北京：机械工业出版社，2008.