帶徑向通風孔的鑄鋁轉子外圓車削方法的探討

□ 劉玉斌

西門子電氣傳動有限公司 天津 300381

帶徑向通風孔的鑄鋁轉子在進行外圓車削加工時，由于疊壓起來的硅鋼片（厚0.5 mm）很軟，如按照普通從右至左的加工方法進行車削，靠近通風孔位置的疊片會無法承受側向切削力而發(fā)生傾倒，進而造成徑向通風孔變形嚴重的現(xiàn)象，雖然在后序進行人工修整，但也很難恢復原狀，這會極大地影響到轉子的質量。在電機裝配完成進行測試時會產生溫升過高的問題，因而需要耗費大量的工時進行徑向通風孔的修整，不但耽誤正常交收，而且外觀質量也不好（如圖1所示）。筆者經過多次研究試驗，通過采用新的加工工藝、新的刀具可以生產出外觀質量完全合格的轉子，符合設計要求，如圖2所示。

1 新的生產工藝方法介紹

▲圖1 變形的通風孔

▲圖2 質量合格的通風孔

經分析研究，通風孔車削變形的原因在于切削時刀具對其產生的側向擠壓力，通風孔處的硅鋼片由于無支撐，因而無法承受側向切削力而發(fā)生傾倒變形。

1.1 車削走刀方式方法的改變

采用從徑向通風孔的中間位置向左右兩個方向進行車削，可以有效避免因硅鋼片無法承受側向切削力而發(fā)生的傾倒變形，設計的走刀方式如圖3所示。

對車床的要求，最好是帶有數(shù)顯裝置，當然數(shù)控車床更好（按圖3所示走刀方式進行程序編制），普通車床當然也可以實現(xiàn)，但對刀比較麻煩，各段尺寸的一致性也會差一些。

▲圖3 車削過程中走刀示意圖

表1 實驗用刀具及參數(shù)

表2 生產中刀具及參數(shù)

操作說明（以帶數(shù)顯裝置車床為例）：從右至左先試切10～15 mm，車刀Z向退出（X向不動），確定加工余量并進刀后，使X向數(shù)顯計數(shù)回零，從右至左車至徑向通風槽右側邊緣5～10 mm處停車，車刀X向退出，移至徑向通風槽中間位置進刀至X向數(shù)顯計數(shù)器零位，從左至右車至原退刀位置稍微過一點，再進行從右至左車削至下一個徑向通風槽右側邊緣5～10 mm處停車，車刀X向退出。重復以上步驟，即可完成切削工作。

在車削過程中還須留意刀具的狀態(tài)以及鐵屑的纏繞等，如纏刀需及時用鐵鉤清除，遇崩刃需及時停車換刀。另外，在車削過程中，還需進行外徑尺寸的測量監(jiān)控，畢竟是斷續(xù)切削，斷續(xù)切削力會對刀片刀體產生沖擊而使其松動，進而造成尺寸不合格。

2.2 切削參數(shù)設定

切削參數(shù)的設定很大程度上會影響到轉子的車削質量，如刀具的斷屑性能不好，鐵屑會纏繞在刀具上，影響轉子的表面光潔和尺寸精度。進給大、切深大、線速度高會造成刀具崩刃，影響刀具的使用壽命等，總之影響的因素還有很多，需要多方面考慮。

經過對測試機床和試驗所用轉子的綜合分析 （帶數(shù)顯的手動28車床，試驗所用轉子的外徑尺寸390 mm，通風槽數(shù)量為9，鐵芯長度為560 mm，需要車削進行實驗時采用的加工參數(shù)見表1。

改進后所采用的刀片抗沖擊性能有所提高，見表2。

當然切削參數(shù)的設定還需要根據(jù)機床的具體情況而定，另外不同外徑的轉子在進給與切深不變的情況下，也需要采用不同的轉速。

2.3 后序修整

車削完畢，由于不能保證所有的徑向通風孔內的鐵片和毛刺全部被車掉，因此尺寸測量合格后，在車床上還需要對轉子進行后序的修整工作，一般由3步構成，即：

1）用改錐或其它尖的工具剔除通風孔內殘留的鐵片，注意一定要仔細檢查，否則后果非常嚴重，在電機運轉過程中甩出會造成定子絕緣破裂短路，電機損毀。

2）需要用鋼絲刷對轉子鐵芯的通風孔位置（正反轉均需要）反復地刷磨，保證殘留的毛刺都被刷掉，否則會產生與上面一樣的嚴重后果。

3）用砂紙（布）對轉子表面進行打磨，去除表面的毛刺。

2.4 其它加工方案

還可以通過外圓磨削的加工方法生產帶徑向通風孔的轉子，加工后的轉子精度高，徑向通風孔質量高，無毛刺，無需后序修整，但加工成本高（單邊有3 mm左右的加工余量，由于磨削時砂輪的進給量很小，較大的鐵芯長度，會很費工時）。而且對磨床的要求也比較高，不但要求一定的回轉直徑，還需要一定的磨削直徑。因此，基本不會考慮磨床加工。

3 新舊車削工藝方法對比

老的工藝也不是沒有它的可取之處，只是不適合這種帶徑向通風孔的轉子。本文所說的對比也僅僅是針對這種帶徑向通風孔的轉子的加工而言。

1）徑向通風孔的質量比以前大為改善。

2）由于走刀速度慢（f=0.2 mm/r），對刀次數(shù)增加，有多次的接刀，所用機床工時會有所增加，但相應減少了后序大量的修整工時。

3）由于頻繁對刀和抬刀分段車削，各部分外圓尺寸不一致；可以通過留0.1 mm（雙面）加工余量，再從右至左精車來改善。

4）為更好去除徑向通風孔內的殘留鐵片，選用刀具尖角較小，但不應太小，因為車削過程中會崩刃和耗損較多。

［1］ 倪森壽.機械制造基礎［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［2］ 楊叔子.機械加工工藝師手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2001.