電機定子鐵心外圓車削工藝淺析

(中船重工電機科技股份有限公司，山西太原 030027)

0 引言

電機定、轉子間形成的間隙稱氣隙，氣隙的名義尺寸是由電機的電磁性能決定的。為了保證電機磁路的對稱，避免引起太大的單邊磁拉力使得電機運行惡化，在制造中必須保證氣隙的均勻度在允許的范圍內。

電機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外徑同軸度超差，將直接影響到電機的工作性能。

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

1 專業車床工藝對比

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) 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。

依據經驗，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有中心孔。在臥式車床上，以工裝兩端中心孔為基準定位，加工定子鐵心外圓尺寸。上述工藝定子鐵心內外圓的同軸度，在不考慮設備幾何精度的情況下，主要受以下因素影響：(1)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徑之間的裝壓間隙。

依據經驗，疊壓工裝的外圓相對于兩端中心孔的圓跳動控制在0.03～0.05mm，疊壓工裝外圓與定子內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，定子鐵心內外徑同軸度理論最小值為0.06mm。而生產過程中，由于工裝制造誤差和磨損，加工后的定子鐵心內外徑同軸度實際為0.12mm 左右。

1.3 專用臥式車床的應用

上述工藝定子鐵心內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，并且操作者的勞動強度大，技能要求高，且人為因素對工件的加工質量影響很大，再加上工裝通用性不強，一個定子內徑需設計一個工裝，因此生產效率較低、成本較高。

為避免上述因素影響，根據相關資料，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、主電機座、手動卡盤、刀架、液壓裝置、電控柜和數控系統等組成，如圖1所示。

圖1機床簡圖

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。裝夾定子鐵心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心內圓移動到位，由操作者用力矩扳手夾緊工件，根據定子鐵心內徑不同，配備不同規格的扇形卡爪,將特制的扇形卡爪與三爪自定心卡盤采用定位鍵聯接，按定子鐵心內圓尺寸配車扇形卡爪，手動將扇形卡爪與工件內圓撐緊，使定子鐵心內圓與主軸自動找正，再車削定子鐵心外圓。依據經驗，一般工件加工后在三坐標測量機上檢測同軸度值不會超過0.10mm。

2 結語

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，縮短了立車找正時間，取消了每次配車的心軸工裝，降低了操作者的勞動強度，提高了定子鐵心加工效率及加工質量,降低了人為因素對工件加工質量的影響，減少了電機的制造成本。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量的發展方向。但是這種加工方法也有局限性，由于臥車加工參數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。