微特电机论文
微特电机论文:提高换向器表面加工质量的方法
2010年4月29日
在直流永磁电机、单相串激电机中,换向器是主要的零部件,对电机质量的影响很大。
为了降低电机的噪声,得到理想的换向效果,提高碳刷乃至整个电机的寿命。换向器表面加工的质量一直是电机制造厂家十分重视的指标之一。
常规的换向器表面加工粗糙度指标为,R=1.6~0. 8μm。片间跳动E≤0.003mm。由于指标要求较高,一般情况下很难保证。因此提高换向器表面加工的质量,保证达到加工精度要求,便成为亟须探讨的一个问题。
2换向器车削机
通常对换向器的表面加工,采用车削的方法加以完成。作为传统的车削加工,已有成熟的加工工艺,也有的在用机床车削换向器时,提出用改造机床精度、合理选择刀具几何参数、选用适当的切削速度等方法提高换向器表面质量a 3。
目前,由于专业化程度的提高,国外先进技术和设备的引入,国内厂家的仿制等,在电机制造行业中,已大量采用专用的换向器车削机。由于机床结构的改变,原先影响加工质量的原因已不相同,故有必要对车削机作一介绍。
虽然换向器车削机有多种规格型号,工位自动方式的不同,但其基本结构原理完全相同,如图1所示。
工作过程为,在V形支架上放上待加工电枢。由电机带动驱动皮带转动,而后将皮带靠近电枢,使皮带与电枢外圆产生压力摩擦实现转动。刀具的运行与传统方式不同,它的纵横向进刀是由二个配合的气缸(或伺服电机)驱动完成。
对车削机的主要要求有,机床的振动因素应该得到控制和消除,使振动降低到最小。V形支架要保证安装的同心度,两滑面坚固光滑,有定时加油润滑系统。驱动皮带轮与电枢外圆的磨擦应平行。驱动电机及走刀速度调节方便等。
同时工艺规定,当电枢放在V形支架上时,其支承面应在电机轴承安装的相同基准位置上。这样加工出来的电枢安装到电机上 的不圆面,如实测图2所示。
3车刀
即使在普通工件上车削,车刀的合理选用同样是保证加工精度和提高效益的重要环节。在换向器车削机上采用的是超硬材料切削车刀——天然金刚石或人造金刚石车刀,具有高耐磨和超硬性能,能长期保持锋利的刀刃。被加工零件的尺寸、精度稳定性好,加工表面粗糙度等级高,被国外称为 “21世纪刀具”,但也因为硬度太高,当调试不当,或换向器本身质量不佳,在车削过程中出现甩片时,极易导致车刀崩角,造成车刀报废。
合理调整切削角度、切削量、切削速度,对刀具的寿命和切削都有重大意义。列出某一全自动生产线上的实用工艺参数,以供参考。
换器器宜径:22. 64mm
粗车速度: 350r/min
走刀量:. 0. 12mm/r
精车速度: 350r/min
走刀量: 0. 05m m/r
4电枢轴
由于支承状况的改变,轴的关键性更显突出。影响换向器加工质量主要是轴的圆度和直线度。
电枢轴均经过磨削加工,应该有良好的圆度,但通过精密的测量,其结果是所有的轴都有棱角,理想的圆度只能接近,而无法达到。
由于磨削所带来的不圆度往往有对角直径不变现象,因此很难用于分足测量。而一般厂家又较少配置圆度仪。直接的后果是,当这样的轴在V形支承内转动时,其轴心也随之变动,加工出的换向器也形成一个基本相似。
另一个重要因素是轴的直线度。影响轴的直线度的有铣削、车削和压制叠片等。
当一根弯曲变形的电枢轴在V形支架上旋转时,由于弯轴的特殊性,与上述又有不同,参见图3。因为换向器中心点B与轴支承面中心点A非常接近,可以假设有相同的旋转轨迹,那么换向器的C点必须沿一扩大了的轨迹运转。这运转轨迹随换向器的切削长度和轴的弯曲程度而改变,致使车削得到的将是一个非圆形的换向器。
可见,在电枢轴的生产上应明确规定不圆度和直线度的公差,并在工艺上加以保证,在车削前就应对其进行检查并校正。
5电枢平衡
电眍的不平衡是影响电机质量的主要因素,同样影响到对换向器的车削加工。
电枢轴的弯曲变形,压制叠片时造成的不垂直,绕线过程中拉线张力的不一致或变形,均会造成电枢的不平衡,使电枢在旋转过程中生产振动,影响换向器加工圆度、片间跳动和表面的粗糙度。严重时会出现电枢车削不平衡面被抛出V形支架的现象,因此在精度要求较高的地方,应先进行有效的平衡,然后再进行车削。
6换向器
换向器质量的好坏,对表面加工质量影响更大,这一点务必引起换向器和电机生产厂家的极大注意。在车削方面对换向器有如下的要求:
a.换向器片的钢材料对切削至关重要。一般,当其成分有细微的变化时,将会带来完全不同的加工结果。
在正常情况下,较理想的车削效果除了换向器表面粗糙度较好以外,用普通放大镜检查,在片与片之间可看到整齐的槽沿。当铜质改变时,会出现挤压撕裂现象,在片与片之间留下凹凸不平的毛刺。这样的结果,无法用毛刷加以清除,极易造成片间短路、跳火和碳刷的早期磨损。
用普通放大镜检查换向器的表面质量,不失为一种简单有效的方法,能及时发现工艺参数和换向器材质的改变。
b.换向器的填充材料影响铜片的牢固性,换向器片必需牢固。在加工过程中,换向器片的松动是造成车刀报废的主要原因。同时将严生片间跳动,超过公差允许范围。
c.点焊给换向器带来的影响是最容易忽略的一个因素。
点焊是利用电极将换向器勾压到一定高度,然后通以一股强大的电流,在极短的时间内,使换向器勾加热到熔融状犬态。这时包裹在勾内的漆包线在高温作用下,使漆膜瞬间解聚液化,在焊机压力的再次作用下,漆包线和换向器勾良好连接。
点焊的过程实际上是加热的过程,焊点所需的温度远远超过铜金属退火的温度。因此当点焊参数调节不当时,过量的电流会引起换向器片的大范围发热。发热越多,退火程度越大。退火面积也越大。当车削这种换向器时.运离勾未退火部分会得到较好的车削效果,接近勾,精度将明显下降。这样不规则的换向器将引起碳刷的不规则磨损,降低电机的使用寿命。
7结语
随着加工条件的改变,将产生新的影响质量的因素,并不是说一引进国外先进设备、加工方法,便能生产出高质量的产品。只有在新的条件下,研究新问题,并加以解决,进行严格的检查控制,才能保证换向器表面加工的质量。