介绍一种定子铁芯外圆加工专用卧式车床

孟繁齐

（佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯 154002）

1 引言

中型电动机的定子铁芯是几大零部件的核心，主要起导磁和散热作用。随着电机产品的更新换代和改进，从散热性角度考虑，定子铁芯外圆需要加工。而加工后的定子铁芯如果内外径同轴度超差，将直接影响到电机的工作性能。如何提高定子铁芯的加工质量，是急需解决的问题。

2 定子铁芯结构

定子铁芯共有两种结构：焊筋式定子铁芯和扣片式定子铁芯。焊筋式定子铁芯主要由压圈、定子冲片、定子通风槽板和定子筋组成，铁芯由厚0.5mm 硅钢定子冲片叠装而成，并且每隔50mm 用定子通风槽板隔开，整个铁芯外圆圆周方向用定子筋焊接固定，定子铁芯两端为压圈；扣片式定子铁芯（见图1）主要由压圈、定子冲片和扣片组成，铁芯由厚0.5mm 硅钢定子冲片叠装而成，整个铁芯外圆圆周方向用扣片固定，定子铁芯两端为压圈。

图1 扣片式定子铁芯示意图

3 传统加工工艺

3.1 立式车床加工工艺

首先在专用装压胎上将定子冲片、定子压圈等零部件叠装成定子铁芯，此类装压胎下端设有止口。在立式车床上，放入车胎，按装压胎下止口尺寸配车车胎保证配合间隙在0.01～0.03mm，车胎加工完后，将装压胎连同装压好的定子铁芯整体落入车胎中，找正装压胎外圆并压紧后，加工定子铁芯外圆尺寸。上述工艺定子铁芯内外圆的同轴度，在不考虑设备几何精度的情况下，主要受以下因素影响：（1）装压胎外圆与其下端定位止口的同轴度，设计值为φ0.05mm。（2）装压胎外圆与定子冲片内径之间的装压间隙，设计值为0.05mm 左右。（3）装压胎下端止口与车胎止口的配合间隙，工艺要求为0.01～0.03mm。

在满足上述要求的情况下，定子铁芯内外径同轴度理论最大值为φ0.13mm。而生产过程中，由于胎具制造误差和磨损，加工后的定子铁芯内外径同轴度实际为φ0.19mm 左右。

3.2 卧式车床加工工艺

首先在专用装压胎上将定子冲片、定子压圈等零部件叠装成定子铁芯，此类装压胎两端设有中心孔。在卧式车床上，以装压胎两端中心孔为基准定位，加工定子铁芯外圆尺寸。上述工艺定子铁芯内外圆的同轴度，在不考虑设备几何精度的情况下，主要受以下因素影响：（1）装压胎外圆与两端中心孔的圆跳动，设计值为0.03mm。（2）装压胎外圆与定子冲片内径之间的装压间隙，设计值为0.05mm 左右。

在满足上述要求的情况下，定子铁芯内外径同轴度理论最大值为φ0.08mm。而生产过程中，由于胎具制造误差和磨损，加工后的定子铁芯内外径同轴度实际为φ0.12mm 左右。

4 专用卧式车床结构特点

从传统工艺可以看出，胎具制造误差和定子铁芯装压时的间隙，是造成加工后的定子铁芯内外径同轴度值较大的主要原因。为避免上述因素，要使用专用卧式车床，撑紧定子铁芯内圆，加工其外圆。

4.1 专用卧式车床简介

机床采用主轴滑板移动式，并在其端部安装手动三爪高精密定心卡盘，刀具加工外圆时由数控滑台驱动，左侧主轴箱为主动主轴，是由大扭矩伺服电机拖动，右侧主轴箱为从动主轴。装夹定子铁芯时由机床中心支架托住并可下上移动，左右主轴箱对正后定子铁芯内圆移动到位，由操作者用力矩扳手夹紧工件，根据定子铁芯内径不同，配备不同规格的扇形卡爪。

4.2 专用卧式车床主要结构、特点

该机床主要由床身、左右床头箱、左右床头箱底座、主电机座、手动卡盘、刀架、液压装置、电控柜和数控系统等组成，机床简图见图2。

图2 专用卧式车床结构简图

（1）床身。床身采用高强度低应力的优质铸铁件，树脂砂造型，极大地提高了机床基础的刚性。床身两导轨间铸有排屑通道。

（2）床头箱。床头箱体为箱形结构，具有刚度高、固有频率高、抗振能力强、噪声低等特点。主电机固定在主电机座上，并与床头箱底座相联，传动刚度高、抗振性好。

（3）刀架。刀架由大刀架（大溜板）、横刀架及立式四工位自动回转刀台等组成。由FANUC 交流伺服电机驱动，两轴联动，全闭环控制。

（4）主传动系统。主传动采用FANUC 大扭矩交流主电机及主驱动，通过皮带轮与床头箱相联，具有两挡变速，机械挡间可无级调速，使主轴获得所需的转速范围。

（5）进给系统。刀架纵、横向进给级数为无级，刀架纵向（Z轴）、横向（X轴）进给均采用交流伺服电机驱动。刀架横向（X轴）采用滚珠丝杠副传动，纵向（Z轴）采用滚珠丝杠副传动，实现进给及快速移动运动。

（6）控制系统。机床配置的控制系统为FANUC Oi 固定型数控系统，全数字驱动装置组成。可实现X、Z 两轴联动，可切削任意复杂回转型面，可进行连续轨迹的控制。

4.3 应用

将特制的扇形卡爪与三爪自定心卡盘采用定位键联接，按定子铁芯内圆尺寸配车扇形卡爪，手动将扇形卡爪与工件内圆撑紧，再车削定子铁芯外圆。加工后的工件在三坐标测量机GLOBAL advantage 122210 上检测同轴度值为φ0.053mm，满足了图纸要求。

5 结论

现在大部分定子铁芯都在专用卧式车床上加工，通过采用山特维克刀具：93°外圆车刀PCLNR 3232 P19和刀片CNMG 190608-PM4225，加工效率大幅度提高。机床已使用6个多月，设备精度良好，工件的加工尺寸公差、形位公差和粗糙度都得到了质的提高。