微小型電機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，并且在許多應(yīng)用場(chǎng)合中，需要其輸出較大的扭矩,而電機(jī)輸出扭矩與定轉(zhuǎn)子鐵心的形狀和尺寸密切相關(guān)。微小型電機(jī)的定轉(zhuǎn)子鐵心組件通常采用多個(gè)薄的電樞沖片膠合而成，給出了定子沖和膠合后的轉(zhuǎn)子鐵心組件的示意圖。定子沖片的內(nèi)側(cè)、轉(zhuǎn)子沖片的外側(cè)均有多個(gè)齒和槽，分別用來安放勵(lì)磁繞組和電樞繞組。
然而，齒高與齒寬比的增大以及鐵心長(zhǎng)度的加長(zhǎng)，大大增加了鐵心零件的加工難度。微小型電機(jī)的鐵心尺寸相對(duì)較小，因而不便采用鉚接和焊接等工藝方法將沖片疊壓成鐵心組件,而通常是采用粘接工藝，用專用膠將電樞沖片膠合成鐵心組件x。膠合工藝保證了沖片間的絕緣和鐵心的強(qiáng)度。為了保證定、轉(zhuǎn)子組件與機(jī)殼的裝配性能，并使定、轉(zhuǎn)子之間保持均勻的氣隙，通常對(duì)定、轉(zhuǎn)子鐵心組件的外圓和內(nèi)孔有較高的尺寸和同軸度公差要求。傳統(tǒng)工藝方法中，直接精車膠合后鐵心的內(nèi)孔和外圓來保證尺寸和形位公差要求。這種方法對(duì)于加工齒高與齒寬比小且長(zhǎng)度較短的鐵心能夠取得較好效果。但是,當(dāng)鐵心的齒高與齒寬比增大到一定程度,采用精車方法將使膠合的鐵心零件出現(xiàn)倒齒、開裂和長(zhǎng)度脹長(zhǎng)等變形問題,導(dǎo)致零件報(bào)廢。
本文提出了一種對(duì)膠合后的鐵心零件進(jìn)行真空填膠，再進(jìn)行磨削的新工藝方法。實(shí)際加工結(jié)果表明，這種方法有效地解決了細(xì)長(zhǎng)齒及較大長(zhǎng)徑比鐵心零件內(nèi)孔和外圓的加工難題，極大地提高了此類零件的成品率,并提高了加工效率。
1傳統(tǒng)工藝出現(xiàn)的問題和原因分析
1.1傳統(tǒng)工藝出現(xiàn)的問題
微小型電機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵心零件傳統(tǒng)工藝的主要加工流程為：
(1)電工沖片膠合。該工序?qū)_好的定、轉(zhuǎn)子沖片用X98-11膠(縮醛烘干膠液)將多個(gè)薄的電工沖片膠合成定、轉(zhuǎn)子鐵心組件，保證沖片之間的絕緣及鐵心組件的強(qiáng)度；
(2)鉗工。研磨鐵心組件兩端面，保證兩端面的平行度；
(3)精車鐵心的內(nèi)孔和外圓，保證鐵心的尺寸和形位公差。
這種傳統(tǒng)的工藝方法對(duì)于加工齒高和齒寬比小,且長(zhǎng)度較短的鐵心組件能夠取得很好的效果。當(dāng)鐵心的齒高和齒寬比達(dá)到8 :1,且鐵心組件的厚度超過20 mm時(shí)，這種精車鐵心內(nèi)外圓的方法將會(huì)使鐵心組件出現(xiàn)較嚴(yán)重的變形，導(dǎo)致零件報(bào)廢。主要變形現(xiàn)象有沖片開裂、倒齒、長(zhǎng)度脹長(zhǎng)、內(nèi)外圓的同軸度超差及內(nèi)外圓出現(xiàn)較大的錐度等缺陷
1.2原因分析
車削方法加工長(zhǎng)度較長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)齒鐵心零件的內(nèi)外圓時(shí)，發(fā)生各種變形現(xiàn)象的原因分析如下：
(1)沖片零件通常采用1J22鐵鈷釩軟磁合金等難加工材料，這類材料具有晶粒粗大的特征，加工性能差，加上鐵心長(zhǎng)度增加，刀具磨損加劇，所以產(chǎn)生了錐度問題；
(2)車工加工定子鐵心的內(nèi)圓以及轉(zhuǎn)子鐵心的外圓時(shí)屬于斷續(xù)切削，且由于齒高和齒寬比較大，剛性較差,所以在車削過程中極易產(chǎn)生倒齒和扭齒；
(3)沖片是膠合粘接而成的，車削過程中因散熱較差,膠層受熱時(shí)發(fā)生膨脹、變形和開裂。鐵心長(zhǎng)度的增加使得這種現(xiàn)象更為明顯。
在鐵心組件較短且齒高與齒寬比較小的情況下，一方面齒的剛性較好，另一方面加工時(shí)間短，車刀在加工一個(gè)零件的全長(zhǎng)尺寸中始終保持鋒利態(tài)，所以不容易發(fā)生倒齒和扭齒現(xiàn)象，內(nèi)外圓錐度也很小;另外，車刀鋒利，加工時(shí)間短，產(chǎn)生的切削熱就很少,所以疊片開裂、脹長(zhǎng)、同軸度差的問題也不明顯。
2真空填膠磨削新工藝
2.1新方法的基本思路
基于以上分析，要解決細(xì)長(zhǎng)齒鐵心零件的加工難題，必須提高定、轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)外齒的剛度，并且改善切削方式和冷卻條件。為此，我們提出了一種在下線槽中真空灌膠,再進(jìn)行磨削的加工方案,具體內(nèi)容如下：
(1)在定、轉(zhuǎn)子鐵心型槽的空腔部位灌注具有一定強(qiáng)度和低熔點(diǎn)的膠體，使得疊片內(nèi)部形成一個(gè)實(shí)體，避免斷續(xù)切削，加強(qiáng)了細(xì)長(zhǎng)齒鐵心組件抵抗變形的能力；
(2)將車削加工改為磨削加工。由于磨削是多刃切削,在磨削中被磨損的磨粒能自動(dòng)脫離而使得砂輪始終保持鋒利，解決了內(nèi)外圓錐度的問題。另外，磨削的冷卻條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于車削，產(chǎn)生的切削熱很容易排走,所以解決了膠層受熱變形而導(dǎo)致的奸裂、脹長(zhǎng)和同軸度差的問題。
2.2主要工藝步驟
真空填膠磨削新工藝的主要工序如下：
(1)疊片膠合=將電樞沖片粘接疊壓成鐵心組件；
(2)鉗工。研磨鐵心兩端面，保證端面的平行度；
(3)鐵心型槽中真空填膠。該工序是整個(gè)工藝流程的關(guān)鍵步驟，首先要保證所填膠體具有較高的強(qiáng)度，并且其溶點(diǎn)必須低于膠合粘接劑的熔點(diǎn)，以保證填膠和去膠時(shí)鐵心沖片不開裂不脫膠;其次要根據(jù)定轉(zhuǎn)子鐵心的形狀和尺寸設(shè)計(jì)專用的填膠夾具。
3結(jié)語
本論文針對(duì)微小型電機(jī)的細(xì)長(zhǎng)齒鐵心組件的加工提出了一種新的填膠磨削工藝方法，在鐵心型槽中填人一種低溶點(diǎn)、具有一定強(qiáng)度的膠體以增加鐵心的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，再用磨削方法加工鐵心的內(nèi)孔和外圓并消除傳統(tǒng)車削加工方法中出現(xiàn)的變形問題。試驗(yàn)結(jié)果表明，填膠磨削方法能夠有效解決微小型電機(jī)細(xì)長(zhǎng)齒鐵心組件加工變形的難題，大大提高零件合格率。這種方法還可以推廣應(yīng)用到類似細(xì)長(zhǎng)齒內(nèi)零件的加工中，以減小變形，提髙合格率。
然而，齒高與齒寬比的增大以及鐵心長(zhǎng)度的加長(zhǎng)，大大增加了鐵心零件的加工難度。微小型電機(jī)的鐵心尺寸相對(duì)較小，因而不便采用鉚接和焊接等工藝方法將沖片疊壓成鐵心組件,而通常是采用粘接工藝，用專用膠將電樞沖片膠合成鐵心組件x。膠合工藝保證了沖片間的絕緣和鐵心的強(qiáng)度。為了保證定、轉(zhuǎn)子組件與機(jī)殼的裝配性能，并使定、轉(zhuǎn)子之間保持均勻的氣隙，通常對(duì)定、轉(zhuǎn)子鐵心組件的外圓和內(nèi)孔有較高的尺寸和同軸度公差要求。傳統(tǒng)工藝方法中，直接精車膠合后鐵心的內(nèi)孔和外圓來保證尺寸和形位公差要求。這種方法對(duì)于加工齒高與齒寬比小且長(zhǎng)度較短的鐵心能夠取得較好效果。但是,當(dāng)鐵心的齒高與齒寬比增大到一定程度,采用精車方法將使膠合的鐵心零件出現(xiàn)倒齒、開裂和長(zhǎng)度脹長(zhǎng)等變形問題,導(dǎo)致零件報(bào)廢。
本文提出了一種對(duì)膠合后的鐵心零件進(jìn)行真空填膠，再進(jìn)行磨削的新工藝方法。實(shí)際加工結(jié)果表明，這種方法有效地解決了細(xì)長(zhǎng)齒及較大長(zhǎng)徑比鐵心零件內(nèi)孔和外圓的加工難題，極大地提高了此類零件的成品率,并提高了加工效率。
1傳統(tǒng)工藝出現(xiàn)的問題和原因分析
1.1傳統(tǒng)工藝出現(xiàn)的問題
微小型電機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵心零件傳統(tǒng)工藝的主要加工流程為：
(1)電工沖片膠合。該工序?qū)_好的定、轉(zhuǎn)子沖片用X98-11膠(縮醛烘干膠液)將多個(gè)薄的電工沖片膠合成定、轉(zhuǎn)子鐵心組件，保證沖片之間的絕緣及鐵心組件的強(qiáng)度；
(2)鉗工。研磨鐵心組件兩端面，保證兩端面的平行度；
(3)精車鐵心的內(nèi)孔和外圓，保證鐵心的尺寸和形位公差。
這種傳統(tǒng)的工藝方法對(duì)于加工齒高和齒寬比小,且長(zhǎng)度較短的鐵心組件能夠取得很好的效果。當(dāng)鐵心的齒高和齒寬比達(dá)到8 :1,且鐵心組件的厚度超過20 mm時(shí)，這種精車鐵心內(nèi)外圓的方法將會(huì)使鐵心組件出現(xiàn)較嚴(yán)重的變形，導(dǎo)致零件報(bào)廢。主要變形現(xiàn)象有沖片開裂、倒齒、長(zhǎng)度脹長(zhǎng)、內(nèi)外圓的同軸度超差及內(nèi)外圓出現(xiàn)較大的錐度等缺陷
1.2原因分析
車削方法加工長(zhǎng)度較長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)齒鐵心零件的內(nèi)外圓時(shí)，發(fā)生各種變形現(xiàn)象的原因分析如下：
(1)沖片零件通常采用1J22鐵鈷釩軟磁合金等難加工材料，這類材料具有晶粒粗大的特征，加工性能差，加上鐵心長(zhǎng)度增加，刀具磨損加劇，所以產(chǎn)生了錐度問題；
(2)車工加工定子鐵心的內(nèi)圓以及轉(zhuǎn)子鐵心的外圓時(shí)屬于斷續(xù)切削，且由于齒高和齒寬比較大，剛性較差,所以在車削過程中極易產(chǎn)生倒齒和扭齒；
(3)沖片是膠合粘接而成的，車削過程中因散熱較差,膠層受熱時(shí)發(fā)生膨脹、變形和開裂。鐵心長(zhǎng)度的增加使得這種現(xiàn)象更為明顯。
在鐵心組件較短且齒高與齒寬比較小的情況下，一方面齒的剛性較好，另一方面加工時(shí)間短，車刀在加工一個(gè)零件的全長(zhǎng)尺寸中始終保持鋒利態(tài)，所以不容易發(fā)生倒齒和扭齒現(xiàn)象，內(nèi)外圓錐度也很小;另外，車刀鋒利，加工時(shí)間短，產(chǎn)生的切削熱就很少,所以疊片開裂、脹長(zhǎng)、同軸度差的問題也不明顯。
2真空填膠磨削新工藝
2.1新方法的基本思路
基于以上分析，要解決細(xì)長(zhǎng)齒鐵心零件的加工難題，必須提高定、轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)外齒的剛度，并且改善切削方式和冷卻條件。為此，我們提出了一種在下線槽中真空灌膠,再進(jìn)行磨削的加工方案,具體內(nèi)容如下：
(1)在定、轉(zhuǎn)子鐵心型槽的空腔部位灌注具有一定強(qiáng)度和低熔點(diǎn)的膠體，使得疊片內(nèi)部形成一個(gè)實(shí)體，避免斷續(xù)切削，加強(qiáng)了細(xì)長(zhǎng)齒鐵心組件抵抗變形的能力；
(2)將車削加工改為磨削加工。由于磨削是多刃切削,在磨削中被磨損的磨粒能自動(dòng)脫離而使得砂輪始終保持鋒利，解決了內(nèi)外圓錐度的問題。另外，磨削的冷卻條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于車削，產(chǎn)生的切削熱很容易排走,所以解決了膠層受熱變形而導(dǎo)致的奸裂、脹長(zhǎng)和同軸度差的問題。
2.2主要工藝步驟
真空填膠磨削新工藝的主要工序如下：
(1)疊片膠合=將電樞沖片粘接疊壓成鐵心組件；
(2)鉗工。研磨鐵心兩端面，保證端面的平行度；
(3)鐵心型槽中真空填膠。該工序是整個(gè)工藝流程的關(guān)鍵步驟，首先要保證所填膠體具有較高的強(qiáng)度，并且其溶點(diǎn)必須低于膠合粘接劑的熔點(diǎn)，以保證填膠和去膠時(shí)鐵心沖片不開裂不脫膠;其次要根據(jù)定轉(zhuǎn)子鐵心的形狀和尺寸設(shè)計(jì)專用的填膠夾具。
3結(jié)語
本論文針對(duì)微小型電機(jī)的細(xì)長(zhǎng)齒鐵心組件的加工提出了一種新的填膠磨削工藝方法，在鐵心型槽中填人一種低溶點(diǎn)、具有一定強(qiáng)度的膠體以增加鐵心的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，再用磨削方法加工鐵心的內(nèi)孔和外圓并消除傳統(tǒng)車削加工方法中出現(xiàn)的變形問題。試驗(yàn)結(jié)果表明，填膠磨削方法能夠有效解決微小型電機(jī)細(xì)長(zhǎng)齒鐵心組件加工變形的難題，大大提高零件合格率。這種方法還可以推廣應(yīng)用到類似細(xì)長(zhǎng)齒內(nèi)零件的加工中，以減小變形，提髙合格率。
