介紹一種定子鐵芯外圓加工專用臥式車床

孟繁齊

（佳木斯電機股份有限公司，黑龍江佳木斯 154002）

1 引言

中型電動機的定子鐵芯是幾大零部件的核心，主要起導磁和散熱作用。隨著電機產品的更新換代和改進，從散熱性角度考慮，定子鐵芯外圓需要加工。而加工后的定子鐵芯如果內外徑同軸度超差，將直接影響到電機的工作性能。如何提高定子鐵芯的加工質量，是急需解決的問題。

2 定子鐵芯結構

定子鐵芯共有兩種結構：焊筋式定子鐵芯和扣片式定子鐵芯。焊筋式定子鐵芯主要由壓圈、定子沖片、定子通風槽板和定子筋組成，鐵芯由厚0.5mm 硅鋼定子沖片疊裝而成，并且每隔50mm 用定子通風槽板隔開，整個鐵芯外圓圓周方向用定子筋焊接固定，定子鐵芯兩端為壓圈；扣片式定子鐵芯（見圖1）主要由壓圈、定子沖片和扣片組成，鐵芯由厚0.5mm 硅鋼定子沖片疊裝而成，整個鐵芯外圓圓周方向用扣片固定，定子鐵芯兩端為壓圈。

圖1 扣片式定子鐵芯示意圖

3 傳統加工工藝

3.1 立式車床加工工藝

首先在專用裝壓胎上將定子沖片、定子壓圈等零部件疊裝成定子鐵芯，此類裝壓胎下端設有止口。在立式車床上，放入車胎，按裝壓胎下止口尺寸配車車胎保證配合間隙在0.01～0.03mm，車胎加工完后，將裝壓胎連同裝壓好的定子鐵芯整體落入車胎中，找正裝壓胎外圓并壓緊后，加工定子鐵芯外圓尺寸。上述工藝定子鐵芯內外圓的同軸度，在不考慮設備幾何精度的情況下，主要受以下因素影響：（1）裝壓胎外圓與其下端定位止口的同軸度，設計值為φ0.05mm。（2）裝壓胎外圓與定子沖片內徑之間的裝壓間隙，設計值為0.05mm 左右。（3）裝壓胎下端止口與車胎止口的配合間隙，工藝要求為0.01～0.03mm。

在滿足上述要求的情況下，定子鐵芯內外徑同軸度理論最大值為φ0.13mm。而生產過程中，由于胎具制造誤差和磨損，加工后的定子鐵芯內外徑同軸度實際為φ0.19mm 左右。

3.2 臥式車床加工工藝

首先在專用裝壓胎上將定子沖片、定子壓圈等零部件疊裝成定子鐵芯，此類裝壓胎兩端設有中心孔。在臥式車床上，以裝壓胎兩端中心孔為基準定位，加工定子鐵芯外圓尺寸。上述工藝定子鐵芯內外圓的同軸度，在不考慮設備幾何精度的情況下，主要受以下因素影響：（1）裝壓胎外圓與兩端中心孔的圓跳動，設計值為0.03mm。（2）裝壓胎外圓與定子沖片內徑之間的裝壓間隙，設計值為0.05mm 左右。

在滿足上述要求的情況下，定子鐵芯內外徑同軸度理論最大值為φ0.08mm。而生產過程中，由于胎具制造誤差和磨損，加工后的定子鐵芯內外徑同軸度實際為φ0.12mm 左右。

4 專用臥式車床結構特點

從傳統工藝可以看出，胎具制造誤差和定子鐵芯裝壓時的間隙，是造成加工后的定子鐵芯內外徑同軸度值較大的主要原因。為避免上述因素，要使用專用臥式車床，撐緊定子鐵芯內圓，加工其外圓。

4.1 專用臥式車床簡介

機床采用主軸滑板移動式，并在其端部安裝手動三爪高精密定心卡盤，刀具加工外圓時由數控滑臺驅動，左側主軸箱為主動主軸，是由大扭矩伺服電機拖動，右側主軸箱為從動主軸。裝夾定子鐵芯時由機床中心支架托住并可下上移動，左右主軸箱對正后定子鐵芯內圓移動到位，由操作者用力矩扳手夾緊工件，根據定子鐵芯內徑不同，配備不同規格的扇形卡爪。

4.2 專用臥式車床主要結構、特點

該機床主要由床身、左右床頭箱、左右床頭箱底座、主電機座、手動卡盤、刀架、液壓裝置、電控柜和數控系統等組成，機床簡圖見圖2。

圖2 專用臥式車床結構簡圖

（1）床身。床身采用高強度低應力的優質鑄鐵件，樹脂砂造型，極大地提高了機床基礎的剛性。床身兩導軌間鑄有排屑通道。

（2）床頭箱。床頭箱體為箱形結構，具有剛度高、固有頻率高、抗振能力強、噪聲低等特點。主電機固定在主電機座上，并與床頭箱底座相聯，傳動剛度高、抗振性好。

（3）刀架。刀架由大刀架（大溜板）、橫刀架及立式四工位自動回轉刀臺等組成。由FANUC 交流伺服電機驅動，兩軸聯動，全閉環控制。

（4）主傳動系統。主傳動采用FANUC 大扭矩交流主電機及主驅動，通過皮帶輪與床頭箱相聯，具有兩擋變速，機械擋間可無級調速，使主軸獲得所需的轉速范圍。

（5）進給系統。刀架縱、橫向進給級數為無級，刀架縱向（Z軸）、橫向（X軸）進給均采用交流伺服電機驅動。刀架橫向（X軸）采用滾珠絲杠副傳動，縱向（Z軸）采用滾珠絲杠副傳動，實現進給及快速移動運動。

（6）控制系統。機床配置的控制系統為FANUC Oi 固定型數控系統，全數字驅動裝置組成。可實現X、Z 兩軸聯動，可切削任意復雜回轉型面，可進行連續軌跡的控制。

4.3 應用

將特制的扇形卡爪與三爪自定心卡盤采用定位鍵聯接，按定子鐵芯內圓尺寸配車扇形卡爪，手動將扇形卡爪與工件內圓撐緊，再車削定子鐵芯外圓。加工后的工件在三坐標測量機GLOBAL advantage 122210 上檢測同軸度值為φ0.053mm，滿足了圖紙要求。

5 結論

現在大部分定子鐵芯都在專用臥式車床上加工，通過采用山特維克刀具：93°外圓車刀PCLNR 3232 P19和刀片CNMG 190608-PM4225，加工效率大幅度提高。機床已使用6個多月，設備精度良好，工件的加工尺寸公差、形位公差和粗糙度都得到了質的提高。