電機(jī)轉(zhuǎn)子自動(dòng)車削機(jī)構(gòu)的研究

韋俊杰

（江門市維凱智能裝備有限公司，廣東江門 529000）

目前，市場(chǎng)上出售的電機(jī)轉(zhuǎn)子車削基本是以手工方式完成制作，電機(jī)生產(chǎn)廠家需雇傭并培養(yǎng)一大批技術(shù)工人生產(chǎn)，不僅增加成本支出，還耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，降低生產(chǎn)率。生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)缺乏宏觀把控，甚至?xí)斐捎杏唵螞]師傅，有師傅沒訂單的現(xiàn)象，對(duì)企業(yè)管理和經(jīng)濟(jì)效益提升均有很大的阻礙。

1 車削機(jī)的特點(diǎn)與調(diào)節(jié)

從圖1中可以看出車削機(jī)的特點(diǎn)車削加工時(shí)一次裝夾可完成多種表面加工，而磨削則需要多次安裝，因此其輔助時(shí)間短且加工表面之間位置精度高。硬車削中生產(chǎn)的大部分熱量被切削油帶走，不會(huì)產(chǎn)生像磨削加工的表面燒傷和裂紋，具有優(yōu)良的加工表面質(zhì)量，有精確的加工圓度，能保證加工表面之間較高的位置精度。

圖1 精車轉(zhuǎn)子專用車床工作原理圖

1.1 皮帶調(diào)節(jié)

平皮帶所提供的功率值和壓力值要最大化的滿足切削功率和總切削力要求，分析刀具的角度，假設(shè)進(jìn)給量為0.3 mm，切削量為0.3 mm，那么主切削力、進(jìn)給力、背向力計(jì)算結(jié)果如下：

在公式中，F(xiàn)C 表示主切削力，F(xiàn)F 表示進(jìn)給力，F(xiàn)P 表示背向力?？偳邢髁Φ挠?jì)算結(jié)果如下：

切削功率的計(jì)算結(jié)果如下：

假設(shè)平皮帶對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的摩擦系數(shù)值為0.25，那么平皮帶對(duì)轉(zhuǎn)子做形成的壓力值為720 n。

1.2 V型支架調(diào)節(jié)

為確保平皮帶壓在轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度中間處，可以將螺母適當(dāng)性的放松，并將其整體移動(dòng)到V 型支架處。為與不同長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)子相適應(yīng)，可調(diào)節(jié)兩側(cè)的V 型支架距離，保證支撐芯軸的位置最大化的接近轉(zhuǎn)子兩側(cè)位置，從而避免芯軸出現(xiàn)壓彎故障。由于不能調(diào)節(jié)V型支架，想要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子中心線上切身負(fù)載，就要利用墊刀桿。

V 型支架設(shè)計(jì)時(shí)要保持兩軸承受力和V 型槽兩壁受力相等，以圖2轉(zhuǎn)子車削受力圖為依據(jù)，當(dāng)處于平衡狀態(tài)下時(shí)：

圖2 轉(zhuǎn)子軸向定位示意圖

將公式（1）和公式（3）得到的FP 和FC 帶入到公式（6）和公式（7）中，F(xiàn)C=f2。假設(shè)兩個(gè)支撐力相等，那么：

將公式（8）和公式（9）進(jìn)行合并，整理后得到：

利用三角函數(shù)和差化積公式，公式（10）可轉(zhuǎn)化得到：

1.3 轉(zhuǎn)子軸向定位

在圖2中，1-頂桿架；2-頂桿；3-銅頭；4-轉(zhuǎn)子；5-V 型支架；6-芯軸。

從圖2中可以看出轉(zhuǎn)子軸向定位工作原理，轉(zhuǎn)子上的軸向力在車削時(shí)會(huì)是轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)，由頂桿確定軸向定位。轉(zhuǎn)子芯軸中心線和頂桿中心線保持在相同的直線上，當(dāng)頂桿中心線與芯軸頂住時(shí)，就會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子向走刀方向移動(dòng)產(chǎn)生限制作用，且以芯軸長(zhǎng)短作為依據(jù)，對(duì)頂桿的左右位置作出調(diào)節(jié)，保持轉(zhuǎn)子正處于左右V 型支架中間處。為了將芯軸和頂桿之間的摩擦力降低，可將銅頭套在頂桿頭部位置。

2 車削機(jī)存在的問題

（1）電機(jī)轉(zhuǎn)子車削工序之前是轉(zhuǎn)子鉚軸，轉(zhuǎn)子在鉚軸階段呈豎直狀態(tài)，但是車削工位的轉(zhuǎn)子需要平躺狀態(tài)，這就需要在作業(yè)期間采取合理措施將轉(zhuǎn)子平放并傳給車削工位，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)進(jìn)料。

（2）在當(dāng)前的車床車削期間，要求將轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子外圓夾住，之后采用人工的方式將轉(zhuǎn)子矯正，確保轉(zhuǎn)子車削精準(zhǔn)度提升。但是在實(shí)際作業(yè)時(shí)將人工操作取消，轉(zhuǎn)子裝夾作業(yè)受限，車削精度受影響。

（3）轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子相互之間存在長(zhǎng)短和大小之別，在作業(yè)時(shí)面臨著產(chǎn)品兼容性問題，且不能很好地確保車削精準(zhǔn)度。

（4）完成轉(zhuǎn)子車削后，產(chǎn)品下料存在問題，在傳輸?shù)较乱粋€(gè)工位時(shí)也面臨困境。

（5）當(dāng)前作業(yè)使用的是傳統(tǒng)車床，一臺(tái)機(jī)械設(shè)備需要安排一個(gè)人進(jìn)行操作。

（6）生產(chǎn)效率方面的問題。在作業(yè)階段要求工人上料、下料，熟練的操作機(jī)械設(shè)備，但是受到工人技術(shù)水平、靈活度、熟練程度等多方面因素制約，生產(chǎn)節(jié)拍不穩(wěn)定。

3 電機(jī)轉(zhuǎn)子自動(dòng)車削機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方式

（1）轉(zhuǎn)子鉚軸時(shí)，在鉚接工位豎直放置轉(zhuǎn)子，完成鉚接作業(yè)后利用步伐移載式機(jī)構(gòu)從鉚接工位內(nèi)取出轉(zhuǎn)子，通過特定機(jī)構(gòu)放倒轉(zhuǎn)子，將其放入斜坡料道等待進(jìn)入車削工位。

（2）斜坡料道具備伸縮功能，把分料放料機(jī)構(gòu)設(shè)置在料道的末端位置，增加料道伸縮功能，保證轉(zhuǎn)子被平穩(wěn)的傳輸?shù)杰囅鞴の弧?/p>

（3）利用軸承支撐轉(zhuǎn)軸，使用動(dòng)力皮帶將轉(zhuǎn)子壓住，從而帶動(dòng)鉆子呈高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。動(dòng)力皮帶在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)即可避免車削時(shí)轉(zhuǎn)子跳動(dòng)，又可提供車削動(dòng)力。

（4）通過調(diào)整機(jī)構(gòu)的位置解決轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子長(zhǎng)短和大小不一的問題，車刀的起止位置、車削速度和進(jìn)刀量等可通過設(shè)備參數(shù)調(diào)整予以解決。

（5）轉(zhuǎn)子車削完畢后，利用轉(zhuǎn)栽機(jī)械手從車削位置中取出車削好的轉(zhuǎn)子，將其放入下料料道內(nèi)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子車削自動(dòng)化。

（6）將車削機(jī)構(gòu)改成自動(dòng)化設(shè)備，可省略專人專機(jī)，一個(gè)人可同時(shí)監(jiān)管多臺(tái)設(shè)備，由班長(zhǎng)兼顧看管一下即可。

（7）由于上料、下料、車削等都改成自動(dòng)化，那么生產(chǎn)效率只受到轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)短與大小制約，人為影響會(huì)大幅度下降，此時(shí)生產(chǎn)節(jié)拍可維系在每件7秒-8秒。

（8）采取伺服控制系統(tǒng)控制設(shè)備刀頭，通過參數(shù)修改控制走刀速度和進(jìn)刀量，可對(duì)車削質(zhì)量作出很好的控制，不依賴工人的技術(shù)水平。

3.2 設(shè)計(jì)成果

3.2.1 設(shè)備外觀設(shè)計(jì)

設(shè)備外觀設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 設(shè)備外觀示意圖

3.2.2 電機(jī)轉(zhuǎn)子自動(dòng)切削機(jī)構(gòu)說明

機(jī)構(gòu)工作流程：轉(zhuǎn)子自動(dòng)入料——轉(zhuǎn)子自動(dòng)車削——轉(zhuǎn)子自動(dòng)下料。

以下為主要機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述如圖4所示。

圖4 入料斜坡料道示意圖

入料斜坡料道末端有分料放料機(jī)構(gòu)，可以逐一放行轉(zhuǎn)子，料道具有伸縮功能，伸出可將轉(zhuǎn)子送到車削工位，縮回避開車削機(jī)構(gòu)，等待下一個(gè)轉(zhuǎn)子放行，如圖5所示。

圖5 入料斜坡料道示意圖

轉(zhuǎn)子入料到位后，軸承支撐托住轉(zhuǎn)軸，削動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)下降，動(dòng)力皮帶壓住轉(zhuǎn)子的同時(shí)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，車刀機(jī)構(gòu)按預(yù)設(shè)程序進(jìn)行車削，如圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)子車削機(jī)構(gòu)示意圖

轉(zhuǎn)子車削完畢后，下料移栽機(jī)構(gòu)將車削的轉(zhuǎn)子取出車削工位，并移栽放到料聊上，送入下一道工序。至此完成車削工序，如圖7所示。

圖7 轉(zhuǎn)子下料移栽機(jī)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

本機(jī)構(gòu)打破傳統(tǒng)思路，結(jié)合產(chǎn)品特性和生產(chǎn)需要，通過巧妙構(gòu)思，設(shè)計(jì)新穎的機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子車削全自動(dòng)，很好解決工廠技工難招難培養(yǎng)的問題，解脫對(duì)技術(shù)工人的依賴，保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，降低轉(zhuǎn)子生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。