带径向通风孔的铸铝转子外圆车削方法的探讨

□ 刘玉斌

西门子电气传动有限公司 天津 300381

带径向通风孔的铸铝转子在进行外圆车削加工时，由于叠压起来的硅钢片（厚0.5 mm）很软，如按照普通从右至左的加工方法进行车削，靠近通风孔位置的叠片会无法承受侧向切削力而发生倾倒，进而造成径向通风孔变形严重的现象，虽然在后序进行人工修整，但也很难恢复原状，这会极大地影响到转子的质量。在电机装配完成进行测试时会产生温升过高的问题，因而需要耗费大量的工时进行径向通风孔的修整，不但耽误正常交收，而且外观质量也不好（如图1所示）。笔者经过多次研究试验，通过采用新的加工工艺、新的刀具可以生产出外观质量完全合格的转子，符合设计要求，如图2所示。

1 新的生产工艺方法介绍

▲图1 变形的通风孔

▲图2 质量合格的通风孔

经分析研究，通风孔车削变形的原因在于切削时刀具对其产生的侧向挤压力，通风孔处的硅钢片由于无支撑，因而无法承受侧向切削力而发生倾倒变形。

1.1 车削走刀方式方法的改变

采用从径向通风孔的中间位置向左右两个方向进行车削，可以有效避免因硅钢片无法承受侧向切削力而发生的倾倒变形，设计的走刀方式如图3所示。

对车床的要求，最好是带有数显装置，当然数控车床更好（按图3所示走刀方式进行程序编制），普通车床当然也可以实现，但对刀比较麻烦，各段尺寸的一致性也会差一些。

▲图3 车削过程中走刀示意图

表1 实验用刀具及参数

表2 生产中刀具及参数

操作说明（以带数显装置车床为例）：从右至左先试切10～15 mm，车刀Z向退出（X向不动），确定加工余量并进刀后，使X向数显计数回零，从右至左车至径向通风槽右侧边缘5～10 mm处停车，车刀X向退出，移至径向通风槽中间位置进刀至X向数显计数器零位，从左至右车至原退刀位置稍微过一点，再进行从右至左车削至下一个径向通风槽右侧边缘5～10 mm处停车，车刀X向退出。重复以上步骤，即可完成切削工作。

在车削过程中还须留意刀具的状态以及铁屑的缠绕等，如缠刀需及时用铁钩清除，遇崩刃需及时停车换刀。另外，在车削过程中，还需进行外径尺寸的测量监控，毕竟是断续切削，断续切削力会对刀片刀体产生冲击而使其松动，进而造成尺寸不合格。

2.2 切削参数设定

切削参数的设定很大程度上会影响到转子的车削质量，如刀具的断屑性能不好，铁屑会缠绕在刀具上，影响转子的表面光洁和尺寸精度。进给大、切深大、线速度高会造成刀具崩刃，影响刀具的使用寿命等，总之影响的因素还有很多，需要多方面考虑。

经过对测试机床和试验所用转子的综合分析 （带数显的手动28车床，试验所用转子的外径尺寸390 mm，通风槽数量为9，铁芯长度为560 mm，需要车削进行实验时采用的加工参数见表1。

改进后所采用的刀片抗冲击性能有所提高，见表2。

当然切削参数的设定还需要根据机床的具体情况而定，另外不同外径的转子在进给与切深不变的情况下，也需要采用不同的转速。

2.3 后序修整

车削完毕，由于不能保证所有的径向通风孔内的铁片和毛刺全部被车掉，因此尺寸测量合格后，在车床上还需要对转子进行后序的修整工作，一般由3步构成，即：

1）用改锥或其它尖的工具剔除通风孔内残留的铁片，注意一定要仔细检查，否则后果非常严重，在电机运转过程中甩出会造成定子绝缘破裂短路，电机损毁。

2）需要用钢丝刷对转子铁芯的通风孔位置（正反转均需要）反复地刷磨，保证残留的毛刺都被刷掉，否则会产生与上面一样的严重后果。

3）用砂纸（布）对转子表面进行打磨，去除表面的毛刺。

2.4 其它加工方案

还可以通过外圆磨削的加工方法生产带径向通风孔的转子，加工后的转子精度高，径向通风孔质量高，无毛刺，无需后序修整，但加工成本高（单边有3 mm左右的加工余量，由于磨削时砂轮的进给量很小，较大的铁芯长度，会很费工时）。而且对磨床的要求也比较高，不但要求一定的回转直径，还需要一定的磨削直径。因此，基本不会考虑磨床加工。

3 新旧车削工艺方法对比

老的工艺也不是没有它的可取之处，只是不适合这种带径向通风孔的转子。本文所说的对比也仅仅是针对这种带径向通风孔的转子的加工而言。

1）径向通风孔的质量比以前大为改善。

2）由于走刀速度慢（f=0.2 mm/r），对刀次数增加，有多次的接刀，所用机床工时会有所增加，但相应减少了后序大量的修整工时。

3）由于频繁对刀和抬刀分段车削，各部分外圆尺寸不一致；可以通过留0.1 mm（双面）加工余量，再从右至左精车来改善。

4）为更好去除径向通风孔内的残留铁片，选用刀具尖角较小，但不应太小，因为车削过程中会崩刃和耗损较多。

［1］ 倪森寿.机械制造基础［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［2］ 杨叔子.机械加工工艺师手册［M］.北京：机械工业出版社，2001.