提高換向器表面加工質(zhì)量的方法
陳稚文(法雷奧溫嶺汽車零部件有限公司浙江317500)
1概述
在直流永磁電機(jī)、單相串激電機(jī)中，換向器是主要的零部件，對(duì)電機(jī)質(zhì)量的影響很大。
為了降低電機(jī)的噪聲，得到理想的換向效果，提高碳刷乃至整個(gè)電機(jī)的壽命。換向器表面加工的質(zhì)量一直是電機(jī)制造廠家十分重視的指標(biāo)之一。
常規(guī)的換向器表面加工粗糙度指標(biāo)為，r=1.6～0. 8μm。片間跳動(dòng)e≤0.003mm。由于指標(biāo)要求較高，一般情況下很難保證。因此提高換向器表面加工的質(zhì)量，保證達(dá)到加工精度要求，便成為亟須探討的一個(gè)問題。
2換向器車削機(jī)
通常對(duì)換向器的表面加工，采用車削的方法加以完成。作為傳統(tǒng)的車削加工，已有成熟的加工工藝，也有的在用機(jī)床車削換向器時(shí)，提出用改造機(jī)床精度、合理選擇刀具幾何參數(shù)、選用適當(dāng)?shù)那邢魉俣鹊确椒ㄌ岣邠Q向器表面質(zhì)量a 3。
目前，由于專業(yè)化程度的提高，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的引入，國(guó)內(nèi)廠家的仿制等，在電機(jī)制造行業(yè)中，已大量采用專用的換向器車削機(jī)。由于機(jī)床結(jié)構(gòu)的改變，原先影響加工質(zhì)量的原因已不相同，故有必要對(duì)車削機(jī)作一介紹。
雖然換向器車削機(jī)有多種規(guī)格型號(hào)，工位自動(dòng)方式的不同，但其基本結(jié)構(gòu)原理完全相同，如圖1所示。
工作過程為，在v形支架上放上待加工電樞。由電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，而后將皮帶靠近電樞，使皮帶與電樞外圓產(chǎn)生壓力摩擦實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。刀具的運(yùn)行與傳統(tǒng)方式不同，它的縱橫向進(jìn)刀是由二個(gè)配合的氣缸（或伺服電機(jī)）驅(qū)動(dòng)完成。
對(duì)車削機(jī)的主要要求有，機(jī)床的振動(dòng)因素應(yīng)該得到控制和消除，使振動(dòng)降低到最小。v形支架要保證安裝的同心度，兩滑面堅(jiān)固光滑，有定時(shí)加油潤(rùn)滑系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)皮帶輪與電樞外圓的磨擦應(yīng)平行。驅(qū)動(dòng)電機(jī)及走刀速度調(diào)節(jié)方便等。
同時(shí)工藝規(guī)定，當(dāng)電樞放在v形支架上時(shí)，其支承面應(yīng)在電機(jī)軸承安裝的相同基準(zhǔn)位置上。這樣加工出來的電樞安裝到電機(jī)上 的不圓面，如實(shí)測(cè)圖2所示。
3車刀
即使在普通工件上車削，車刀的合理選用同樣是保證加工精度和提高效益的重要環(huán)節(jié)。在換向器車削機(jī)上采用的是超硬材料切削車刀——天然金剛石或人造金剛石車刀，具有高耐磨和超硬性能，能長(zhǎng)期保持鋒利的刀刃。被加工零件的尺寸、精度穩(wěn)定性好，加工表面粗糙度等級(jí)高，被國(guó)外稱為 “21世紀(jì)刀具”，但也因?yàn)橛捕忍撸?dāng)調(diào)試不當(dāng)，或換向器本身質(zhì)量不佳，在車削過程中出現(xiàn)甩片時(shí)，極易導(dǎo)致車刀崩角，造成車刀報(bào)廢。
合理調(diào)整切削角度、切削量、切削速度，對(duì)刀具的壽命和切削都有重大意義。列出某一全自動(dòng)生產(chǎn)線上的實(shí)用工藝參數(shù)，以供參考。
換器器宜徑：22. 64mm
粗車速度： 350r/min
走刀量：． 0. 12mm/r
精車速度： 350r/min
走刀量： 0. 05m m/r
4電樞軸
由于支承狀況的改變，軸的關(guān)鍵性更顯突出。影響換向器加工質(zhì)量主要是軸的圓度和直線度。
電樞軸均經(jīng)過磨削加工，應(yīng)該有良好的圓度，但通過精密的測(cè)量，其結(jié)果是所有的軸都有棱角，理想的圓度只能接近，而無法達(dá)到。
由于磨削所帶來的不圓度往往有對(duì)角直徑不變現(xiàn)象，因此很難用于分足測(cè)量。而一般廠家又較少配置圓度儀。直接的后果是，當(dāng)這樣的軸在v形支承內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其軸心也隨之變動(dòng)，加工出的換向器也形成一個(gè)基本相似。
另一個(gè)重要因素是軸的直線度。影響軸的直線度的有銑削、車削和壓制疊片等。
當(dāng)一根彎曲變形的電樞軸在v形支架上旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于彎軸的特殊性，與上述又有不同，參見圖3。因?yàn)閾Q向器中心點(diǎn)b與軸支承面中心點(diǎn)a非常接近，可以假設(shè)有相同的旋轉(zhuǎn)軌跡，那么換向器的c點(diǎn)必須沿一擴(kuò)大了的軌跡運(yùn)轉(zhuǎn)。這運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡隨換向器的切削長(zhǎng)度和軸的彎曲程度而改變，致使車削得到的將是一個(gè)非圓形的換向器。
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