電機轉子自動車削機構的研究

韋俊杰

（江門市維凱智能裝備有限公司，廣東江門 529000）

目前，市場上出售的電機轉子車削基本是以手工方式完成制作，電機生產廠家需雇傭并培養一大批技術工人生產，不僅增加成本支出，還耗費很長時間，降低生產率。生產廠家在生產產品時缺乏宏觀把控，甚至會造成有訂單沒師傅，有師傅沒訂單的現象，對企業管理和經濟效益提升均有很大的阻礙。

1 車削機的特點與調節

從圖1中可以看出車削機的特點車削加工時一次裝夾可完成多種表面加工，而磨削則需要多次安裝，因此其輔助時間短且加工表面之間位置精度高。硬車削中生產的大部分熱量被切削油帶走，不會產生像磨削加工的表面燒傷和裂紋，具有優良的加工表面質量，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 精車轉子專用車床工作原理圖

1.1 皮帶調節

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，假設進給量為0.3 mm，切削量為0.3 mm，那么主切削力、進給力、背向力計算結果如下：

在公式中，FC 表示主切削力，FF 表示進給力，FP 表示背向力。總切削力的計算結果如下：

切削功率的計算結果如下：

假設平皮帶對轉子產生的摩擦系數值為0.25，那么平皮帶對轉子做形成的壓力值為720 n。

1.2 V型支架調節

為確保平皮帶壓在轉子長度中間處，可以將螺母適當性的放松，并將其整體移動到V 型支架處。為與不同長度的轉子相適應，可調節兩側的V 型支架距離，保證支撐芯軸的位置最大化的接近轉子兩側位置，從而避免芯軸出現壓彎故障。由于不能調節V型支架，想要實現轉子中心線上切身負載，就要利用墊刀桿。

V 型支架設計時要保持兩軸承受力和V 型槽兩壁受力相等，以圖2轉子車削受力圖為依據，當處于平衡狀態下時：

圖2 轉子軸向定位示意圖

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，FC=f2。假設兩個支撐力相等，那么：

將公式（8）和公式（9）進行合并，整理后得到：

利用三角函數和差化積公式，公式（10）可轉化得到：

1.3 轉子軸向定位

在圖2中，1-頂桿架；2-頂桿；3-銅頭；4-轉子；5-V 型支架；6-芯軸。

從圖2中可以看出轉子軸向定位工作原理，轉子上的軸向力在車削時會是轉子軸向移動，由頂桿確定軸向定位。轉子芯軸中心線和頂桿中心線保持在相同的直線上，當頂桿中心線與芯軸頂住時，就會對轉子向走刀方向移動產生限制作用，且以芯軸長短作為依據，對頂桿的左右位置作出調節，保持轉子正處于左右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 車削機存在的問題

（1）電機轉子車削工序之前是轉子鉚軸，轉子在鉚軸階段呈豎直狀態，但是車削工位的轉子需要平躺狀態，這就需要在作業期間采取合理措施將轉子平放并傳給車削工位，實現主動進料。

（2）在當前的車床車削期間，要求將轉軸或轉子外圓夾住，之后采用人工的方式將轉子矯正，確保轉子車削精準度提升。但是在實際作業時將人工操作取消，轉子裝夾作業受限，車削精度受影響。

（3）轉軸和轉子相互之間存在長短和大小之別，在作業時面臨著產品兼容性問題，且不能很好地確保車削精準度。

（4）完成轉子車削后，產品下料存在問題，在傳輸到下一個工位時也面臨困境。

（5）當前作業使用的是傳統車床，一臺機械設備需要安排一個人進行操作。

（6）生產效率方面的問題。在作業階段要求工人上料、下料，熟練的操作機械設備，但是受到工人技術水平、靈活度、熟練程度等多方面因素制約，生產節拍不穩定。

3 電機轉子自動車削機構設計

3.1 設計實現方式

（1）轉子鉚軸時，在鉚接工位豎直放置轉子，完成鉚接作業后利用步伐移載式機構從鉚接工位內取出轉子，通過特定機構放倒轉子，將其放入斜坡料道等待進入車削工位。

（2）斜坡料道具備伸縮功能，把分料放料機構設置在料道的末端位置，增加料道伸縮功能，保證轉子被平穩的傳輸到車削工位。

（3）利用軸承支撐轉軸，使用動力皮帶將轉子壓住，從而帶動鉆子呈高速運動狀態。動力皮帶在運轉時即可避免車削時轉子跳動，又可提供車削動力。

（4）通過調整機構的位置解決轉軸和轉子長短和大小不一的問題，車刀的起止位置、車削速度和進刀量等可通過設備參數調整予以解決。

（5）轉子車削完畢后，利用轉栽機械手從車削位置中取出車削好的轉子，將其放入下料料道內，實現轉子車削自動化。

（6）將車削機構改成自動化設備，可省略專人專機，一個人可同時監管多臺設備，由班長兼顧看管一下即可。

（7）由于上料、下料、車削等都改成自動化，那么生產效率只受到轉子和轉軸的長短與大小制約，人為影響會大幅度下降，此時生產節拍可維系在每件7秒-8秒。

（8）采取伺服控制系統控制設備刀頭，通過參數修改控制走刀速度和進刀量，可對車削質量作出很好的控制，不依賴工人的技術水平。

3.2 設計成果

3.2.1 設備外觀設計

設備外觀設計如圖3所示。

圖3 設備外觀示意圖

3.2.2 電機轉子自動切削機構說明

機構工作流程：轉子自動入料——轉子自動車削——轉子自動下料。

以下為主要機構簡述如圖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構，可以逐一放行轉子，料道具有伸縮功能，伸出可將轉子送到車削工位，縮回避開車削機構，等待下一個轉子放行，如圖5所示。

圖5 入料斜坡料道示意圖

轉子入料到位后，軸承支撐托住轉軸，削動動力機構下降，動力皮帶壓住轉子的同時，帶動轉子高速旋轉，車刀機構按預設程序進行車削，如圖6所示。

圖6 轉子車削機構示意圖

轉子車削完畢后，下料移栽機構將車削的轉子取出車削工位，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 轉子下料移栽機示意圖

4 結語

本機構打破傳統思路，結合產品特性和生產需要，通過巧妙構思，設計新穎的機構，實現轉子車削全自動，很好解決工廠技工難招難培養的問題，解脫對技術工人的依賴，保證產品質量的一致性，降低轉子生產成本，提高生產效率。