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微小型电机细长齿铁心组件填胶磨削新工艺

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-03-30  浏览次数:109
核心提示:微小型电机在工业控制领域具有广泛的应用,并且在许多应用场合中,需要其输出较大的扭矩,而电机输出扭矩与定转子铁心的形状和尺
 微小型电机在工业控制领域具有广泛的应用,并且在许多应用场合中,需要其输出较大的扭矩,而电机输出扭矩与定转子铁心的形状和尺寸密切相关。微小型电机的定转子铁心组件通常采用多个薄的电枢冲片胶合而成,给出了定子沖和胶合后的转子铁心组件的示意图。定子冲片的内侧、转子冲片的外侧均有多个齿和槽,分别用来安放励磁绕组和电枢绕组。
        然而,齿高与齿宽比的增大以及铁心长度的加长,大大增加了铁心零件的加工难度。微小型电机的铁心尺寸相对较小,因而不便采用铆接和焊接等工艺方法将冲片叠压成铁心组件,而通常是采用粘接工艺,用专用胶将电枢冲片胶合成铁心组件x。胶合工艺保证了冲片间的绝缘和铁心的强度。为了保证定、转子组件与机壳的装配性能,并使定、转子之间保持均匀的气隙,通常对定、转子铁心组件的外圆和内孔有较高的尺寸和同轴度公差要求。传统工艺方法中,直接精车胶合后铁心的内孔和外圆来保证尺寸和形位公差要求。这种方法对于加工齿高与齿宽比小且长度较短的铁心能够取得较好效果。但是,当铁心的齿高与齿宽比增大到一定程度,采用精车方法将使胶合的铁心零件出现倒齿、开裂和长度胀长等变形问题,导致零件报废。
本文提出了一种对胶合后的铁心零件进行真空填胶,再进行磨削的新工艺方法。实际加工结果表明,这种方法有效地解决了细长齿及较大长径比铁心零件内孔和外圆的加工难题,极大地提高了此类零件的成品率,并提高了加工效率。
       1传统工艺出现的问题和原因分析
       1.1传统工艺出现的问题
        微小型电机定、转子铁心零件传统工艺的主要加工流程为:
       (1)电工冲片胶合。该工序将冲好的定、转子冲片用X98-11胶(缩醛烘干胶液)将多个薄的电工冲片胶合成定、转子铁心组件,保证冲片之间的绝缘及铁心组件的强度;
       (2)钳工。研磨铁心组件两端面,保证两端面的平行度;
        (3)精车铁心的内孔和外圆,保证铁心的尺寸和形位公差。
       这种传统的工艺方法对于加工齿高和齿宽比小,且长度较短的铁心组件能够取得很好的效果。当铁心的齿高和齿宽比达到8 :1,且铁心组件的厚度超过20 mm时,这种精车铁心内外圆的方法将会使铁心组件出现较严重的变形,导致零件报废。主要变形现象有冲片开裂、倒齿、长度胀长、内外圆的同轴度超差及内外圆出现较大的锥度等缺陷
       1.2原因分析
       车削方法加工长度较长的细长齿铁心零件的内外圆时,发生各种变形现象的原因分析如下:
       (1)冲片零件通常采用1J22铁钴钒软磁合金等难加工材料,这类材料具有晶粒粗大的特征,加工性能差,加上铁心长度增加,刀具磨损加剧,所以产生了锥度问题;
       (2)车工加工定子铁心的内圆以及转子铁心的外圆时属于断续切削,且由于齿高和齿宽比较大,刚性较差,所以在车削过程中极易产生倒齿和扭齿;
       (3)冲片是胶合粘接而成的,车削过程中因散热较差,胶层受热时发生膨胀、变形和开裂。铁心长度的增加使得这种现象更为明显。
       在铁心组件较短且齿高与齿宽比较小的情况下,一方面齿的刚性较好,另一方面加工时间短,车刀在加工一个零件的全长尺寸中始终保持锋利态,所以不容易发生倒齿和扭齿现象,内外圆锥度也很小;另外,车刀锋利,加工时间短,产生的切削热就很少,所以叠片开裂、胀长、同轴度差的问题也不明显。
       2真空填胶磨削新工艺
       2.1新方法的基本思路
       基于以上分析,要解决细长齿铁心零件的加工难题,必须提高定、转子铁心内外齿的刚度,并且改善切削方式和冷却条件。为此,我们提出了一种在下线槽中真空灌胶,再进行磨削的加工方案,具体内容如下:
        (1)在定、转子铁心型槽的空腔部位灌注具有一定强度和低熔点的胶体,使得叠片内部形成一个实体,避免断续切削,加强了细长齿铁心组件抵抗变形的能力;
        (2)将车削加工改为磨削加工。由于磨削是多刃切削,在磨削中被磨损的磨粒能自动脱离而使得砂轮始终保持锋利,解决了内外圆锥度的问题。另外,磨削的冷却条件远远优于车削,产生的切削热很容易排走,所以解决了胶层受热变形而导致的奸裂、胀长和同轴度差的问题。
        2.2主要工艺步骤
        真空填胶磨削新工艺的主要工序如下:
       (1)叠片胶合=将电枢冲片粘接叠压成铁心组件;
       (2)钳工。研磨铁心两端面,保证端面的平行度;
       (3)铁心型槽中真空填胶。该工序是整个工艺流程的关键步骤,首先要保证所填胶体具有较高的强度,并且其溶点必须低于胶合粘接剂的熔点,以保证填胶和去胶时铁心冲片不开裂不脱胶;其次要根据定转子铁心的形状和尺寸设计专用的填胶夹具。
       3结语
        本论文针对微小型电机的细长齿铁心组件的加工提出了一种新的填胶磨削工艺方法,在铁心型槽中填人一种低溶点、具有一定强度的胶体以增加铁心的结构强度,再用磨削方法加工铁心的内孔和外圆并消除传统车削加工方法中出现的变形问题。试验结果表明,填胶磨削方法能够有效解决微小型电机细长齿铁心组件加工变形的难题,大大提高零件合格率。这种方法还可以推广应用到类似细长齿内零件的加工中,以减小变形,提髙合格率。
 
 
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