一种软磁铁氧体磁芯退拔毛刺测量及去除装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种软磁铁氧体磁忍退拔毛刺去除装置。
【背景技术】
[0002] 软磁铁氧体材料具有高磁导率、高电阻率、低损耗及耐磨性等特点，且容易批量生 产、性能稳定和机械加工性能高，已成为电子工业、机电工业和工厂产业的基础材料。我们 可W利用模具制成各种形状的磁忍，它的应用直接影响电子信息、家电工业、计算机与通 讯、环保及节能技术的发展。虽然我国软磁铁氧体的制备总量居世界第一，但是大多数属于 低水平的制备。由于压膜工艺的限制，软磁铁氧体磁忍加工过程中不可避免产生退拔毛刺， 影响着其使用性能。此外，磁忍表面表面质量严重影响着商业价值，尤其是毛刺高度的极大 影响，无毛刺的同类产品售价要高2~3倍。
[0003] 为去除退拔毛刺，使磁忍具有良好的尺寸精度，性能符合物理特性，一方面，在软 磁铁氧体磁忍加工工艺流程中通常通过采用研磨工艺进行表面加工，但由于磁忍几何结构 影响，会造成磨料无法研磨毛刺，同时也会损伤磁忍基体；另一方面，喷涂一层均匀、致密、 绝缘、美观的有机涂层，减弱对磁忍表面的导线磨损，防止过早破坏导线表面绝缘层，喷涂 法虽提高了商业价值，但也提高了造价，而且某些规格的软磁铁氧体磁忍不允许对磁忍表 面进行涂层覆盖；此外磁忍毛刺过大时会使得有机涂层厚度难W控制，零件质量难W稳定。
[0004] 软磁铁氧体材料属于硬质陶瓷，而超声振动加工是脆断材料精加工的重要手段之 一，其原理就是利用超声波在介质中产生巨大压强变换，W此让毛刺发生受迫振动，当受迫 振动时产生的应力超过了毛刺所能承受的最大应力，毛刺就会发生断裂。由于软磁铁氧体 磁忍的毛刺尺寸微小且形态分布不规则，给去除毛刺带来困难，且容易损伤磁忍基体，而目 前相关的超声波加工技术尚不成熟，无可靠产品。
【发明内容】
阳〇化]本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种软磁铁氧体磁忍退拔毛刺去除装 置。
[0006] 为解决W上问题，本实用新型采用了W下技术手段：
[0007] 本实用新型包括机架、夹具、=维运动平台、变焦显微数字图像采集设备和超声振 动设备，在机架上设置有=维运动平台，夹具放置在=维运动平台上，所述的夹具下方固定 设置有线圈；所述的线圈在通电后用于固定软磁铁氧体。
[0008] 在所述的夹具上方设置有位置相对固定的变焦显微数字图像采集设备和超声振 动设备；变焦显微数字图像采集设备用于采集所述固定软磁铁氧体的图像；超声振动设备 用于去除磁忍的退拔毛刺。
[0009] 所述的超声振动设备包括超声波电源、超声波换能器、超声波变幅杆和工具头；超 声波电源给超声换能器供电，超声换能器将电激励转化为超声波振动，超声换能器输出端 通过变幅杆与工具头连接。
[0010] 进一步说，所述的变焦显微数字图像采集设备中的物镜选用电子目镜。
[0011] 进一步说，所述的超声波电源采用FZ-1000 A型超声波电源。
[0012] 进一步说，所述的超声波换能器采用郎之万结构。
[0013] 本实用新型的有益效果在于：本实用新型解决了磁忍毛刺微小、分布不规则、难测 量的问题，保证磁忍的使用性能，提高软磁铁氧体磁忍的档次和商业价值，有利于改进软磁 铁氧体磁忍去毛刺工艺和降低软磁铁氧体材料加工成本。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型装置结构示意图。
[0015] 图2为装置组功能与组成图。
[0016] 图3为控制系统组成。
[0017] 图4为超声波振动系统结构示意图。
[0018] 图5为换能器的S维模型。
[0019] 图6为变幅杆的S维模型。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0021] 如图1和图2所示，本实用新型包括机架、夹具、S维运动平台、变焦显微数字图像 采集设备2和超声振动设备3,在机架上设置有=维运动平台（X方向自由度的滑台4、Y方 向自由度的滑台5、Z方向自由度的滑台1 ;并且在每个自由度上安置电机)，夹具放置在= 维运动平台上，在装置进行工作时，需要将超声波工具头压在软磁铁氧体上，由于软磁铁氧 体属于软磁性材料，所W在铁板平台下面安置线圈，对线圈进行通电。利用线圈通电产生的 磁场，将平板和软磁铁氧体磁化，从而将软磁铁氧体固定在平板上。
[0022] 在所述的夹具上方设置有位置相对固定的变焦显微数字图像采集设备和超声振 动设备；变焦显微数字图像采集设备用于采集所述固定软磁铁氧体的图像；超声振动设备 用于去除磁忍的退拔毛刺。
[0023] 所述的超声振动设备包括超声波电源、超声波换能器、超声波变幅杆和工具头；超 声波电源给超声换能器供电，超声换能器将电激励转化为超声波振动，超声换能器输出端 通过变幅杆与工具头连接。
[0024] 为适应不同微小毛刺的测量，变焦物镜镜头应具有大工作距离的特点，镜头结构 紧凑、小型化，本实施例中的变焦显微物镜选用电子目镜。 阳0巧]运动控制系统：主要由运动控制器、步进电机驱动器、步进电机和丝杠组成，如图 3所示。X、Y、Z轴=条丝杠有效行程分别为1200mm、800mm、500mm，精度为C7,导程为5mm。 系统上位机采用研华工控机，控制器采用化C，对步进电机进行驱动，从而带动滚珠丝杆运 动。上位机通过RS232串口通讯端口对PLC发送运动指令和接受反馈信号，实现对试验台 的运动控制和状态监测。PLC通过步进电机驱动器控制步进机实现对水平方向工作平台X、 Y轴丝杠和垂直于地面的Z轴丝杠的运动，最终达到控制加工头和磁忍相对位置的目的。选 取的控制器为OMRONCP1E-N30DT-A，使用的步进电机驱动器则采用雷赛M860步进电机驱 动器，所用的步进电机为57BYGH76304B。
[00%] 超声振动系统完成软磁铁氧体磁忍毛刺去除，通过运动控制系统自动完成去毛刺 过程。超声振动系统，参加图4,包括超声波电源、超声波换能器（a)、超声波变幅杆（b)和工 具头（C)。超声波电源将工频电转化为超声波激励后加载到换能器上，换能器将电激励转化 为超声波振动，经过变幅杆放大后的超声波振动传播至工具头上对工件进行加工。
[0027]超声波电源选取：采用FZ-1000 A型超声波电源，它具有良好的频率跟踪功能，能 够根据超声波振动系统谐振频率的变化做出相应的微调，而且能够更方便的将超声波电源 与整个控制系统连接在一起，提高系统的自动化程度。根据磁铁氧体磁忍毛刺形态分布测 量及分析所得毛刺的高度，可设置其功率值。
[002引超声波换能器设计：采用郎之万结构(包括后盖板6、螺栓7、绝缘环8、电极片9、压 电陶瓷10、前盖板11、压电陶瓷晶堆12)，既解决了由于PZT-4抗拉性不好的问题，又降低 了换能器的谐振频率，使换能器更加适合用于产生功率超声。如图5为换能器的=维模型。 通过计算得出换能器各部分的尺寸为如表1所示。
[0029] 表1换能器的尺寸
[0030]
阳031] 同时，计算得出位移节点(位移节点是固定超声波振动系统的最佳位置)在X=O (X 表示质点在换能器前后板盖W及压电陶瓷晶堆中的位置）的位置，超声波换能器的振速比 为 1. 74。
[0032]超声波变幅杆设计：选用经过调质处理的45号钢制成的复合高斯变幅杆，变幅杆 的S维模型如图6所示。
[0033]超声波在变幅杆中传播特性并考虑边界条件后计算出变幅杆的放大倍数为1. 84， 形状因数为1.84。高振幅端长度马为23. 73mm、高斯段的长度车为64. 10mm，振幅端的圆 柱体长度A为65.Olmm。该变幅杆位移节点在低振幅端圆柱体终点处，即低振幅段马与 高斯段车交界处，即离低振幅端65.Olmm处。
[0034] 工具头设计：选用45号钢，与变幅杆的小口直径一样即可。长度设计为10mm。
[0035] 本装置的工作流程：将磁忍批量放于=维运动平台的平板，通过加磁固定，通过变 焦显微数字图像采集设备对各软磁铁氧体磁忍进行图像采集，由上位机进行毛刺测量和磁 忍中屯、位置定位计算，根据测量毛刺的高度，设置振动系统参数，启动振动系统，由=自由 度的自动控制系统将加工头移至磁忍中屯、位置，去除磁忍的退拔毛刺。
【主权项】
1. 一种软磁铁氧体磁芯退拔毛刺测量及去除装置，包括机架、夹具、三维运动平台、变 焦显微数字图像采集设备和超声振动设备，其特征在于： 在机架上设置有三维运动平台，夹具放置在三维运动平台上，所述的夹具下方固定设 置有线圈；所述的线圈在通电后用于固定软磁铁氧体； 在所述的夹具上方设置有位置相对固定的变焦显微数字图像采集设备和超声振动设 备；变焦显微数字图像采集设备用于采集所述固定软磁铁氧体的图像；超声振动设备用于 去除磁芯的退拔毛刺； 所述的超声振动设备包括超声波电源、超声波换能器、超声波变幅杆和工具头；超声波 电源给超声换能器供电，超声换能器将电激励转化为超声波振动，超声换能器输出端通过 变幅杆与工具头连接。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的变焦显微数字图像采集设备中的 物镜选用电子目镜。3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的超声波电源采用FZ-1000A型超声 波电源。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的超声波换能器采用郎之万结构。
【专利摘要】本实用新型涉及一种软磁铁氧体磁芯退拔毛刺测量及去除装置。本实用新型包括机架、夹具、三维运动平台、变焦显微数字图像采集设备和超声振动设备，在机架上设置有三维运动平台，夹具放置在三维运动平台上，所述的夹具下方固定设置有线圈；所述的线圈在通电后用于固定软磁铁氧体。在所述的夹具上方设置有位置相对固定的变焦显微数字图像采集设备和超声振动设备；变焦显微数字图像采集设备用于采集所述固定软磁铁氧体的图像；超声振动设备用于去除磁芯的退拔毛刺。本实用新型解决了磁芯毛刺微小、分布不规则、难测量的问题，精确控制毛刺高度，保证磁芯的使用性能，提高软磁铁氧体磁芯的档次和商业价值。
【IPC分类】H01F41/02
【公开号】CN205028772
【申请号】CN201520593787
【发明人】张虹, 郑慧峰, 王月兵, 白帆, 曹永刚, 吕晶, 倪豪, 曹文旭
【申请人】中国计量学院
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年8月9日