大中型電機(jī)定子鐵心立車加工工藝研究

劉 峰， 許 塬

（1.億昇（天津）科技有限公司， 天津 300450； 2.天津泰達(dá)電力有限公司， 天津 300450）

引言

定子鐵心是電機(jī)的幾大關(guān)鍵部件之一，在電機(jī)工作中起導(dǎo)磁和散熱的作用。大、中型電機(jī)的定子鐵心以焊筋式定子鐵心為主，其主要由壓圈、定子沖片、定子通風(fēng)槽板和定子筋組成[1]。定子鐵心兩端為壓圈，外圓使用定子筋焊接固定。鐵心內(nèi)徑與外徑的同軸度為加工重要特性，如有超差將嚴(yán)重影響電機(jī)性能。因此在定子鐵心壓裝完成后，加工廠都會(huì)選擇對(duì)鐵心外圓進(jìn)行車加工。由于臥車加工參數(shù)及工件外形尺寸等因素的限制，超出臥車加工能力的定子鐵心仍需在立車上車削[2]。加工廠受機(jī)床數(shù)量、加工產(chǎn)品型號(hào)多樣化的影響，同一機(jī)床往往需要在同一天內(nèi)加工多種型號(hào)的鐵心，在更換加工鐵心型號(hào)時(shí)，需要更換與之配套的止口，更換止口后需要與立車轉(zhuǎn)盤(pán)調(diào)整同軸度，此工藝的調(diào)整精度和效率與操作者技能水平有著密切的關(guān)系。

為了解決加工效率低、精度低等問(wèn)題，改善加工工藝已經(jīng)刻不容緩。

1 當(dāng)前大中型定子鐵心立車加工工藝研究

1.1 當(dāng)前工藝方法

找正：將止口吊裝至車床轉(zhuǎn)盤(pán)上，通過(guò)千分表測(cè)量止口的圓跳動(dòng)，不斷調(diào)整，使其圓跳動(dòng)小于0.05 mm。

夾緊：使用機(jī)床上的四爪卡盤(pán)將止口夾緊。

加工：將鐵心吊裝到位并夾緊，開(kāi)始車加工。

更換：根據(jù)待加工鐵心型號(hào)更換配套止口，從上述找正步驟開(kāi)始重復(fù)。

1.2 當(dāng)前工藝分析

上述工藝中，往往只能將止口圓跳動(dòng)調(diào)整至0.05 mm，調(diào)整時(shí)間一般在10 min 以上，其效率低和精度不理想的原因主要在于每更換一次待加工鐵心型號(hào)，都需要更換一個(gè)與之配套的止口，由操作者使用千分表找正，由于追求調(diào)整精度則會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，受到操作者技能水平的影響，幾乎無(wú)法在更短時(shí)間內(nèi)達(dá)到更高的精度。

綜上所述，想要提高加工效率以及精度，就要減少對(duì)操作人員技能水平的依賴，而解決這一問(wèn)題的最直接方法就是引用新工裝代替人工找正，因此需要重新設(shè)計(jì)一套工裝，改變傳統(tǒng)思路，制定一套全新的加工工藝。

2 制定新工藝、引入新工裝

新工裝由下墊板、固定板、胎具板構(gòu)成。下墊板與車床臺(tái)面固定，固定板與下墊板固定，胎具板與固定板采用導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，一套工裝即可使用不同的鐵芯，僅需更換不同的胎具板，每次更換不同型號(hào)的定子鐵心時(shí)，無(wú)需對(duì)止口進(jìn)行人工找正，直接安裝并鎖緊即可。

胎具板安裝前在直徑上預(yù)留5 mm 加工余量，將工裝整體固定在車床臺(tái)面后，將胎具板外徑按照D（-0.01，-0.03）進(jìn)行加工（D 為胎具板對(duì)應(yīng)鐵心實(shí)際內(nèi)徑的下限），按照此方法，胎具板中心與車床回轉(zhuǎn)中心理論上是同軸的，三個(gè)導(dǎo)柱導(dǎo)套分別成110°、120°、130°夾角，用于保證胎具板每次安裝的一致性。

新工裝簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 定子鐵心立車加工工裝

3 新工藝驗(yàn)證

3.1 工裝前期準(zhǔn)備

驗(yàn)收：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙檢驗(yàn)工裝尺寸是否滿足要求，對(duì)超差工件進(jìn)行處理。

安裝：將下墊板、固定板、胎具板依次安裝。

加工：根據(jù)鐵心內(nèi)徑實(shí)際尺寸，車加工出胎具板的外徑。

測(cè)量：使用千分表測(cè)量胎具板的圓跳動(dòng)，記錄原始數(shù)值。

3.2 工裝重復(fù)定位精度實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證工裝的精度、效率，進(jìn)行了20 次拆裝實(shí)驗(yàn)。為避免因長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)高強(qiáng)度工作對(duì)效率產(chǎn)生影響，本次實(shí)驗(yàn)分為兩組，在同一車床不同的時(shí)間進(jìn)行，每組10 次。

安裝：用行車將胎具板吊裝至固定板上，用螺栓鎖緊。

測(cè)量：使用千分表測(cè)量胎具板的圓跳動(dòng)，記錄數(shù)值。

拆卸：松開(kāi)胎具板鎖緊螺栓，將胎具板用行車吊起至距離固定板50 cm 以上位置。

重復(fù)：等待30 s 后再次安裝。

第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1、表2 所示。

表1 胎具板的圓跳動(dòng)（第一組）mm

表2 胎具板一次安裝時(shí)間（第一組）s

第二組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3、表4 所示。

表3 胎具板的圓跳動(dòng)（第二組）mm

表4 胎具板一次安裝時(shí)間（第二組）s

4 存在問(wèn)題

此工裝為定子鐵心車加工專用工裝，需要與車床臺(tái)面進(jìn)行固定。當(dāng)車床需要進(jìn)行定子鐵心以外的車加工或其他作業(yè)時(shí)，需要對(duì)工裝進(jìn)行拆除。

5 結(jié)語(yǔ)

在使用新工藝后，依靠工裝進(jìn)行定位，不再依靠操作者進(jìn)行找正，降低了人員技能水平對(duì)精度的影響。胎具板圓跳動(dòng)能夠保持在0.03 mm 以內(nèi)，相比此前止口只能調(diào)整至0.05 mm，精度有顯著提升。平均安裝一次胎具板的時(shí)間為251 s，約4.2 min，安裝效率為此前的兩倍以上。因此，在大、中型定子鐵心的立車加工中，使用能夠快速更換的胎具板可減少對(duì)操作者技能水平的依賴，提高精度和效率，這是未來(lái)的發(fā)展方向。