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微特电机论文：提高换向器表面加工质量的方法2010年4月29日 在直流永磁电机、单相串激电机中，换向器是主要的零部件，对电机质量的影响很大。 为了降低电机的噪声，得到理想的换向效果，提高碳刷乃至整个电机的寿命。换向器表面加工的质量一直是电机制造厂家十分重视的指标之一。 常规的换向器表面加工粗糙度指标为，R=1.60. 8m。片间跳动E0.003mm。由于指标要求较高，一般情况下很难保证。因此提高换向器表面加工的质量，保证达到加工精度要求，便成为亟须探讨的一个问题。2换向器车削机 通常对换向器的表面加工，采用车削的方法加以完成。作为传统的车削加工，已有成熟的加工工艺，也有的在用机床车削换向器时，提出用改造机床精度、合理选择刀具几何参数、选用适当的切削速度等方法提高换向器表面质量a 3。 目前，由于专业化程度的提高，国外先进技术和设备的引入，国内厂家的仿制等，在电机制造行业中，已大量采用专用的换向器车削机。由于机床结构的改变，原先影响加工质量的原因已不相同，故有必要对车削机作一介绍。 虽然换向器车削机有多种规格型号，工位自动方式的不同，但其基本结构原理完全相同，如图1所示。 工作过程为，在V形支架上放上待加工电枢。由电机带动驱动皮带转动，而后将皮带靠近电枢，使皮带与电枢外圆产生压力摩擦实现转动。刀具的运行与传统方式不同，它的纵横向进刀是由二个配合的气缸（或伺服电机）驱动完成。 对车削机的主要要求有，机床的振动因素应该得到控制和消除，使振动降低到最小。V形支架要保证安装的同心度，两滑面坚固光滑，有定时加油润滑系统。驱动皮带轮与电枢外圆的磨擦应平行。驱动电机及走刀速度调节方便等。 同时工艺规定，当电枢放在V形支架上时，其支承面应在电机轴承安装的相同基准位置上。这样加工出来的电枢安装到电机上 的不圆面，如实测图2所示。3车刀 即使在普通工件上车削，车刀的合理选用同样是保证加工精度和提高效益的重要环节。在换向器车削机上采用的是超硬材料切削车刀天然金刚石或人造金刚石车刀，具有高耐磨和超硬性能，能长期保持锋利的刀刃。被加工零件的尺寸、精度稳定性好，加工表面粗糙度等级高，被国外称为“21世纪刀具”，但也因为硬度太高，当调试不当，或换向器本身质量不佳，在车削过程中出现甩片时，极易导致车刀崩角，造成车刀报废。 合理调整切削角度、切削量、切削速度，对刀具的寿命和切削都有重大意义。列出某一全自动生产线上的实用工艺参数，以供参考。 换器器宜径：22. 64mm 粗车速度： 350r/min 走刀量： 0. 12mm/r 精车速度： 350r/min 走刀量： 0. 05m m/r4电枢轴 由于支承状况的改变，轴的关键性更显突出。影响换向器加工质量主要是轴的圆度和直线度。 电枢轴均经过磨削加工，应该有良好的圆度，但通过精密的测量，其结果是所有的轴都有棱角，理想的圆度只能接近，而无法达到。 由于磨削所带来的不圆度往往有对角直径不变现象，因此很难用于分足测量。而一般厂家又较少配置圆度仪。直接的后果是，当这样的轴在V形支承内转动时，其轴心也随之变动，加工出的换向器也形成一个基本相似。 另一个重要因素是轴的直线度。影响轴的直线度的有铣削、车削和压制叠片等。 当一根弯曲变形的电枢轴在V形支架上旋转时，由于弯轴的特殊性，与上述又有不同，参见图3。因为换向器中心点B与轴支承面中心点A非常接近，可以假设有相同的旋转轨迹，那么换向器的C点必须沿一扩大了的轨迹运转。这运转轨迹随换向器的切削长度和轴的弯曲程度而改变，致使车削得到的将是一个非圆形的换向器。 可见，在电枢轴的生产上应明确规定不圆度和直线度的公差，并在工艺上加以保证，在车削前就应对其进行检查并校正。5电枢平衡 电眍的不平衡是影响电机质量的主要因素，同样影响到对换向器的车削加工。 电枢轴的弯曲变形，压制叠片时造成的不垂直，绕线过程中拉线张力的不一致或变形，均会造成电枢的不平衡，使电枢在旋转过程中生产振动，影响换向器加工圆度、片间跳动和表面的粗糙度。严重时会出现电枢车削不平衡面被抛出V形支架的现象，因此在精度要求较高的地方，应先进行有效的平衡，然后再进行车削。6换向器 换向器质量的好坏，对表面加工质量影响更大，这一点务必引起换向器和电机生产厂家的极大注意。在车削方面对换向器有如下的要求： a换向器片的钢材料对切削至关重要。一般，当其成分有细微的变化时，将会带来完全不同的加工结果。 在正常情况下，较理想的车削效果除了换向器表面粗糙度较好以外，用普通放大镜检查，在片与片之间可看到整齐的槽沿。当铜质改变时，会出现挤压撕裂现象，在片与片之间留下凹凸不平的毛刺。这样的结果，无法用毛刷加以清除，极易造成片间短路、跳火和碳刷的早期磨损。 用普通放大镜检查换向器的表面质量，不失为一种简单有效的方法，能及时发现工艺参数和换向器材质的改变。 b换向器的填充材料影响铜片的牢固性，换向器片必需牢固。在加工过程中，换向器片的松动是造成车刀报废的主要原因。同时将严生片间跳动，超过公差允许范围。 c点焊给换向器带来的影响是最容易忽略的一个因素。 点焊是利用电极将换向器勾压到一定高度，然后通以一股强大的电流，在极短的时间内，使换向器勾加热到熔融状犬态。这时包裹在勾内的漆包线在高温作用下，使漆膜瞬间解聚液化，在焊机压力的再次作用下，漆包线和换向器勾良好连接。 点焊的过程实际上是加热的过程，焊点所需的温度远远超过铜金属退火的温度。因此当点焊参数调节不当时，过量的电流会引起换向器片的大范围发热。发热越多，退火程度越大。退火面积也越大。当车削这种换向器时运离勾未退火部分会得到较好的车削效果，接近勾，精度将明显下降。这样不规则的换向器将引起