電機(jī)定子鐵心外圓車削工藝淺析

(中船重工電機(jī)科技股份有限公司，山西太原 030027)

0 引言

電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間形成的間隙稱氣隙，氣隙的名義尺寸是由電機(jī)的電磁性能決定的。為了保證電機(jī)磁路的對(duì)稱，避免引起太大的單邊磁拉力使得電機(jī)運(yùn)行惡化，在制造中必須保證氣隙的均勻度在允許的范圍內(nèi)。

電機(jī)的定子鐵心主要由壓圈、定子沖片和扣片或定子筋板組成。鐵心由硅鋼沖片疊裝而成，整個(gè)鐵心外圓圓周方向用扣片或定子筋板焊接固定，定子鐵心兩端為壓圈。加工后的定子鐵心如果內(nèi)外徑同軸度超差，將直接影響到電機(jī)的工作性能。

目前，針對(duì)大中型電機(jī)直徑在600～1200mm之間的定子鐵心，生產(chǎn)廠家一般在加工外徑時(shí)都采用立車加工工藝，但該種工藝存在著一定的缺點(diǎn)：定子鐵心每次都需要打表找正，找正時(shí)間長(zhǎng)，加工效率低；加工過程中定子鐵心易松動(dòng)并很難被發(fā)現(xiàn)，加工精度不好控制；人為因素對(duì)定子鐵心加工質(zhì)量影響較大。為了解決定子鐵心加工效率低，提高定子鐵心的加工質(zhì)量，需要研究新工藝對(duì)加工方法進(jìn)行改進(jìn)。

1 專業(yè)車床工藝對(duì)比

1.1 立式車床車削工藝

首先在專用疊壓工裝上將定子沖片、定子壓圈等零部件疊裝成定子鐵心，此類工裝下端設(shè)有止口。在立式車床上，放入心軸工裝，按疊壓工裝下止口尺寸配車心軸工裝上止口，保證兩者間配合間隙在0.05～0.08mm，心軸加工完后，將疊壓工裝連同裝壓好的定子鐵心整體落入心軸中，找正工裝外圓并壓緊后，加工定子鐵心外圓尺寸。上述工藝定子鐵心內(nèi)外圓的同軸度，在不考慮設(shè)備幾何精度的情況下，主要受以下因素影響：(1) 疊壓工裝外圓與其本身定位止口的同軸度；(2)疊壓工裝外圓與定子沖片內(nèi)徑之間的配合裝壓間隙；(3)疊壓工裝下端止口與心軸工裝止口的配合間隙。

依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，疊壓工裝的外圓與其本身定位止口的同軸度一般保證在0.05mm，疊壓工裝外圓與定子內(nèi)徑之間的間隙控制在0.03～0.06mm之間，疊壓工裝下端定位止口與心軸止口的間隙控制在0.05～0.08mm之間，在滿足上述要求的情況下，定子鐵心內(nèi)外徑同軸度理論最小值為0.13mm。

1.2 臥式車床車削工藝

首先在專用疊壓工裝上將定子沖片、定子壓圈等零部件疊裝成定子鐵心，此類疊壓工裝兩端設(shè)有中心孔。在臥式車床上，以工裝兩端中心孔為基準(zhǔn)定位，加工定子鐵心外圓尺寸。上述工藝定子鐵心內(nèi)外圓的同軸度，在不考慮設(shè)備幾何精度的情況下，主要受以下因素影響：(1)疊壓工裝的外圓與兩端中心孔的同軸度；(2)疊壓工裝外圓與定子沖片內(nèi)徑之間的裝壓間隙。

依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，疊壓工裝的外圓相對(duì)于兩端中心孔的圓跳動(dòng)控制在0.03～0.05mm，疊壓工裝外圓與定子內(nèi)徑之間的間隙控制在0.03～0.06mm之間，在滿足上述要求的情況下，定子鐵心內(nèi)外徑同軸度理論最小值為0.06mm。而生產(chǎn)過程中，由于工裝制造誤差和磨損，加工后的定子鐵心內(nèi)外徑同軸度實(shí)際為0.12mm 左右。

1.3 專用臥式車床的應(yīng)用

上述工藝定子鐵心內(nèi)外圓的同軸度的加工精度主要受工裝本身精度、工裝與鐵心配合精度、車床上的找正精度影響，并且操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度大，技能要求高，且人為因素對(duì)工件的加工質(zhì)量影響很大，再加上工裝通用性不強(qiáng)，一個(gè)定子內(nèi)徑需設(shè)計(jì)一個(gè)工裝，因此生產(chǎn)效率較低、成本較高。

為避免上述因素影響，根據(jù)相關(guān)資料，使用專用臥式車床目前為一種比較理想的方案，即撐緊定子鐵心內(nèi)圓，加工其外圓。專用臥式車床主要由床身、左右床頭箱、左右床頭箱底座、主電機(jī)座、手動(dòng)卡盤、刀架、液壓裝置、電控柜和數(shù)控系統(tǒng)等組成，如圖1所示。

圖1機(jī)床簡(jiǎn)圖

機(jī)床采用主軸滑板移動(dòng)式，并在其端部安裝手動(dòng)三爪高精密定心卡盤，刀具加工外圓時(shí)由數(shù)控滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)，左側(cè)主軸箱為主動(dòng)主軸，是由大扭矩伺服電機(jī)拖動(dòng)，右側(cè)主軸箱為從動(dòng)主軸。裝夾定子鐵心時(shí)由機(jī)床中心支架托住并可下上移動(dòng)，左右主軸箱對(duì)正后定子鐵心內(nèi)圓移動(dòng)到位，由操作者用力矩扳手夾緊工件，根據(jù)定子鐵心內(nèi)徑不同，配備不同規(guī)格的扇形卡爪,將特制的扇形卡爪與三爪自定心卡盤采用定位鍵聯(lián)接，按定子鐵心內(nèi)圓尺寸配車扇形卡爪，手動(dòng)將扇形卡爪與工件內(nèi)圓撐緊，使定子鐵心內(nèi)圓與主軸自動(dòng)找正，再車削定子鐵心外圓。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般工件加工后在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上檢測(cè)同軸度值不會(huì)超過0.10mm。

2 結(jié)語

定子鐵心裝壓后在臥車上利用三爪定心卡盤快速定位車削，縮短了立車找正時(shí)間，取消了每次配車的心軸工裝，降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了定子鐵心加工效率及加工質(zhì)量,降低了人為因素對(duì)工件加工質(zhì)量的影響，減少了電機(jī)的制造成本。因此使用專用臥車加工定子鐵心，是提高定子鐵心加工效率及加工質(zhì)量的發(fā)展方向。但是這種加工方法也有局限性，由于臥車加工參數(shù)及工件外形尺寸等因素的限制，超大型定子鐵心仍需在立車上車削。