一种电机转子磨外圆加工工艺的制作方法

1.本发明涉及电机车加工技术领域，具体涉及一种电机转子磨外圆加工工艺。


背景技术：

2.电机转子外圆的车削，即磨外圆是电机转子生产过程中必不可少的一道加工工序。具体的，电机转子包括铸铝转子和转轴，在生产过程中要对铸铝转子和转轴表面进行打磨，即车削磨外圆，使其表面光滑，以保证铸铝转子外圆与转轴的同心度和自身的圆度达到标准；车削磨外圆后的电机转子与定子整体装配后，可以降低转子在定子内所受摩擦力，从而提高转子转动效率，提高转子使用寿命，保证转、定子之间的气隙更加均匀，能够起到抑制电机噪音、振动的作用。
3.传统电机转子的加工流程为：下料
→
车加工转轴
→
磨转轴
→
铸铝转子加热
→
铸铝转子热套镶轴
→
铸铝转子精车
→
转子动平衡
→
入库。上述工艺过程中，铸铝转子经过加热膨胀，其内孔变大，将磨好的转轴放入其中，当冷却后转轴与铸铝转子因过盈配合牢固的镶在一起，但是已经磨好的整个转轴受热后会产生变形，导致转轴的轴承位、轴伸位的同轴度变差，不能达到高转速电机的工艺要求：轴伸跳动小于0.008mm，上述工艺加工的转子报废率较大约40％。
4.另外，车削磨外圆过程中无可避免地会产生飞溅的铁屑，当铸铝转子热套镶轴后，由于转轴仅有中间部分置于铸铝转子内腔，其余部分外露，进行转子精车时，铁屑会飞到磨好的转轴外露部分上，这样就会擦花外露表面，破坏光滑度，对电机转子整体质量产生影响，不仅导致总装装配困难，还会增加电机的噪音。


技术实现要素：

5.本发明意在提供一种电机转子磨外圆加工工艺，用来解决现有转子磨外圆工艺导致转轴的轴承位、轴伸位的同轴度变差，转轴表面被擦花，影响转子整体质量的技术问题。
6.本发明提供的基础方案为：一种电机转子磨外圆加工工艺，按照转轴第一阶段磨外圆、精车铸铝转子、转轴第二阶段磨外圆的顺序进行；所述转轴第一阶段磨外圆，包括以下步骤：
7.步骤一，依次粗磨转轴反馈位、精磨转轴反馈位，至所需尺寸；
8.步骤二，依次粗磨转轴铁芯位、精磨转轴铁芯位，至所需尺寸；
9.所述转轴第一阶段磨外圆完成后，进行所述精车铸铝转子，包括以下步骤：
10.步骤三，依次进行铸铝转子加热，铸铝转子热套镶转轴，达到镶轴要求；
11.步骤四，精车铸铝转子，至所需尺寸；
12.所述精车铸铝转子完成后，进行所述转轴第二阶段磨外圆，包括以下步骤：
13.步骤五，依次粗磨转轴第二轴承位、精磨转轴第二轴承位，至所需尺寸；
14.步骤六，依次粗磨转轴第一轴承位、精磨转轴第一轴承位，至所需尺寸；
15.步骤七，依次粗磨转轴轴伸位、精磨转轴轴伸位，至所需尺寸。
16.本发明的工作原理及优点在于：
17.在转轴下料和车加工后，将传统电机转子磨外圆的加工流程做如下改进：磨轴的铁芯位和反馈位
→
铸铝转子加热
→
铸铝转子热套镶轴
→
铸铝转子精车
→
磨轴的轴承位和轴伸位，经上述磨外圆加工后，再进行电机转子动平衡和入库；由于转轴车加工时留有余量，在热套前不再进行轴承位和轴伸位的磨加工，而是改在热套后再进行，这样改进后的加工工艺可以避免先磨轴后热套，转轴因受热变形造成同轴度偏差；同时可以避免热套镶轴后精车转子时，铁屑飞到磨好的转轴外露部分上，擦花外露表面，破坏光滑度，提高转轴轴承位和轴伸位的同轴度，提升电机转子整体质量，降低转子报废率，提高总装装配容易度，降低电机的噪音。
18.进一步，所述转轴还包括a位、b位、c位、d位、e位、f位，车加工后均不磨外圆。
19.有益效果：转轴加工后需要与铸铁转子装配形成电机转子，然后与电机定子进行整体装配，经过长时间装配发现，转轴a位、b位、c位、d位、e位、f位在装配过程中，并没有其他结构件需要与其装配，这些位置仅为让位作用，车加工就能够满足加工要求，并不需要磨外圆等精加工，因此这些位置减少磨外圆工序，并不影响整体转子装配及质量，还能够有效提升加工效率。
20.进一步，所述粗磨的进给速度为0.3mm/min，磨削速度为200mm/min，留精磨余量0.05mm。所述精磨的进给速度为0.15mm/min，磨削速度为200mm/min；精磨后，用外径千分尺检验尺寸，用锥度环规检验锥度，判断是否符合所需尺寸，如符合，进行下一步；如不符合，继续进行精磨。
21.有益效果：根据刀具情况和工件材料综合考虑，设置合适的速度，保证加工效率和加工质量。
22.进一步，所述精车铸铝转子，粗车后留精车余量0.02mm，精车切削速度为70mm/min，进给量为0.01mm，从右往左单向切削，精车后，用千分表测量跳动≤0.005mm。
23.有益效果：根据机床性能、加工材质，余量和刀具要求来控制，高转速低进给，提高表面质量。
24.进一步，在进行转轴第一阶段磨外圆之前，还包括转轴车加工，精车余量留0.4mm，切削速度：130mm/min，精车走1刀，车加工完成后用千分表测量跳动≤0.02mm。在转轴车加工之前，还包括轴料调质处理，调质后的轴料机械性能为：抗拉强度σb≥900n/mm，屈服强度σs≥650n/mm,伸长率δ5≥15％,断面收缩率冲击功αk≥49j/cm。
25.有益效果：原材料的好坏直接影响转轴加工质量，因此从下料和车加工就要保证磨加工的基础工件质量，以进一步提升磨加工的加工质量。
附图说明
26.图1为本发明实施例所提供的转轴的结构示意图。
27.图2为本发明实施例所提供的电机转子的结构示意图。
具体实施方式
28.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
29.说明书附图中的标记包括：轴伸位1、a位2、第一轴承位3、b位4、c位5、铁芯位6、d位
7、第二轴承位8、e位9、f位10、反馈位11，转轴12，铸铝转子13。
30.本实施例，电机转子包括铸铝转子13和转轴12，铸铝转子就是由转轴支撑的旋转体，电机中的铸铝转子一般由转子铁芯和铝笼组成，它是电动机、发动机和燃气轮机等动力机械中高速旋转的重要部件。
31.在磨外圆之前，首先下料，轴料须经调质处理，以获得良好的综合力学性能，调质后机械性能为抗拉强度σb≥900n/mm，屈服强度σs≥650n/mm，伸长率δ5≥15％，断面收缩率冲击功αk≥49j/cm，调质后还需进行高频表面淬火或渗氮处理，以提高表面硬度增强耐磨性。
32.准备好符合要求的轴料后，在机床上固定转轴轴料，进行车加工，去除多余材料，粗车后，进行精车，保证工件精度，达到规定的尺寸，满足工艺要求，本实施例中，采用ck6152a数控车床，使用的刀具有：粗车外圆刀、精车外圆刀、镗孔刀、倒角刀、中心钻和麻花钻。走刀方向均为右到左的单向走刀，精车余量留0.4mm，切削速度：130mm/min，精车走1刀，车加工完成后用千分表测量跳动≤0.02mm，根据转轴长直结构，选择此走刀方向，能够以简单的方式快速达到加工要求，车加工质量显著提高。多道工序情况下，为了提高加工效率和保证加工精度，车加工达到工艺要求后，在转轴的第一轴承位用精车的车刀加工一个基准线，为后续各道工序加工提供基准。
33.在转轴完成车加工后进行磨外圆加工阶段，整个电机转子磨外圆顺序为转轴第一阶段磨外圆、精车铸铝转子、转轴第二阶段磨外圆。
34.转轴磨外圆分两个阶段，第一阶段是铸铝转子热套镶转轴前，第二阶段是转子精车后，精确区分转轴各部位磨外圆顺序，与铸铝转子磨外圆顺序相配合，保证铸铝转子和转轴磨外圆步骤互不影响，提高加工精度，保证转子质量。
35.如附图1所示：从左到右，转轴依次分为轴伸位1、a位2、第一轴承位3、b位4、c位5、铁芯位6、d位7、第二轴承位8、e位9、f位10、反馈位11。本实施例中，采用华东数控mgk1320精密外圆磨床。
36.转轴第一阶段磨外圆，包括以下步骤：
37.步骤一，依次粗磨转轴反馈位、精磨转轴反馈位，至所需尺寸；
38.步骤二，依次粗磨转轴铁芯位、精磨转轴铁芯位，至所需尺寸；
39.第一阶段磨反馈位和铁芯位，一般先磨反馈位，后磨铁芯位，铁芯位是转轴和铸铝转子镶套的部位，因此必须保证达到工艺要求，光滑度好，由于磨外圆会产生铁屑，如果先磨铁芯位，再磨反馈位，会导致磨反馈位时产生的铁屑飞溅到磨好的铁芯位上，影响铁芯位的加工质量，存在再次处理的情况，费时费力，影响加工效率。
40.以精车时预留的基准线为基准，两顶装夹并用鸡心夹头夹住转轴的轴伸位进行磨轴，然后进行转轴第一阶段磨外圆。
41.具体的，步骤一，依次粗磨转轴反馈位、精磨转轴反馈位，至所需尺寸；本实施例中，反馈位所需尺寸，长度为15mm，直径为7.5mm；用砂轮对转轴进行磨削加工，粗磨进给速度：0.3mm/min，粗磨磨削速度：200mm/min，留精磨余量：0.05mm，精磨进给速度：0.15mm/min，精磨磨削速度：200mm/min；精磨后，用外径千分尺检验尺寸，用锥度环规检验锥度，满足图纸尺寸要求，进行下一步；如不满足图纸尺寸要求,改制成其他产品或报废，其他步骤中该方式相同。
42.具体的，步骤二，依次粗磨转轴铁芯位、精磨转轴铁芯位，至所需尺寸；本实施例中，9101型号转轴铁芯位所需尺寸，长度为85
±
0.5mm，直径为47mm，其他实施例中，不同型号转轴的l2还可以为115或者160或者225
±
0.5mm。粗磨和精磨方式同步骤一，在此不再赘述。
43.转轴第一阶段磨外圆完成后，进行精车铸铝转子，包括以下步骤：
44.步骤三，依次进行铸铝转子加热，铸铝转子热套镶转轴，达到镶轴要求；
45.步骤四，精车铸铝转子，至所需尺寸；
46.具体的，如图2所示，步骤三，依次进行铸铝转子13加热，铸铝转子13热套镶转轴12；压力铸铝转子由于未经预热，浇注后温度较低，须再经加热后方可套轴，本实施例中，铸铝转子内孔直径为47mm-0.02/0.04mm，轴上铁芯位直径为47mm+0.12/0.1mm，进行过盈配合，将铸铝转子加热，加热温度300
°
，3h，使其铸铝转子内孔受热膨胀变大。热套镶轴是很简便但是非常重要的步骤，热套失败将直接影响转子质量，因此，需要根据工艺要求完成，首先要检测轴孔尺寸是否能够满足转轴穿过；转子停止加热到插入轴的时间应尽量缩短，一般不超过15分钟；转轴穿入轴孔，垂直插入，转轴的反馈位朝下装入到铸铝转子中；确定轴向尺寸正确后，转子冷却前，勿触动转子和转轴，以防尺寸变动，热套镶轴完成后，进行下一步。冷却后不用检查，直接进行精车转子外圆。
47.步骤四，精车铸铝转子，至所需尺寸；本实施例中，铸铝转子精车尺寸，直径为119+0.03mm；用鸡心夹头夹住转子的d位7并用两顶装夹进行精车，精车转子用2把刀，粗车外圆刀和精车外圆刀，粗车后留精车余量0.02mm，精车的切削速度：70mm/min，进给量：0.01mm，从右往左的单向切削，精车后，用外径千分尺检查转子外圆是否达图纸尺寸要求。用千分表测量跳动≤0.005mm，进行下一步。
48.精车铸铝转子后进行转轴第二阶段磨外圆，包括磨加工第二轴承位、第一轴承位、轴伸位。按上述顺序进行磨加工，是因为以中心位铁芯位，先磨位于铁芯位一边的第二轴承位，再磨位于铁芯位另一边第一轴承位和轴伸位，这样能够按照转轴的部位顺次进行，方便走刀，避免磨刀来回移动位置调整对位，保证加工精度。
49.所述精车铸铝转子完成后，进行所述转轴第二阶段磨外圆，包括以下步骤：
50.步骤五，依次粗磨转轴第二轴承位、精磨转轴第二轴承位，至所需尺寸；
51.步骤六，依次粗磨转轴第一轴承位、精磨转轴第一轴承位，至所需尺寸；
52.步骤七，依次粗磨转轴轴伸位、精磨转轴轴伸位，至所需尺寸。
53.具体的，步骤五，依次粗磨转轴第二轴承位、精磨转轴第二轴承位，至所需尺寸；本实施例中，9101型号转轴第二轴承位所需尺寸，长度为17mm，直径为40mm，朝向e位端具有倒角1.5*45度，倒角是在车轴时完成的；磨加工同上述粗磨精磨要求设定完成后，用外径千分尺检验尺寸是否达到图纸要求，用千分表测量跳动≤0.002mm，进行下一步。
54.步骤六，依次粗磨转轴第一轴承位、精磨转轴第一轴承位，至所需尺寸；本实施例中，9101型号转轴第一轴承位所需尺寸，长度为23mm，直径为40mm；磨加工同上述粗磨精磨要求设定完成后，进行下一步。
55.步骤七，依次粗磨转轴轴伸位、精磨转轴轴伸位，至所需尺寸。本实施例中，9101型号转轴轴伸位所需尺寸，长度为80mm，直径为32mm，远离第一轴承位的一端具有倒角2*45度，倒角是在车轴时完成的。磨加工同上述粗磨精磨要求设定完成后，进行下一步。
56.需要说明的是，转轴还包括a位、b位、c位、d位、e位、f位，均不磨外圆。转轴加工后需要与铸铁转子装配形成电机转子，然后与电机定子进行整体装配，经过长时间装配发现，转轴a位、b位、c位、d位、e位、f位在装配过程中，并没有其他结构件需要与其装配，这些位置仅为让位作用，车加工就能够满足加工要求，并不需要磨外圆等精加工，因此这些位置减少磨外圆工序，并不影响整体转子装配及质量，还能够有效提升加工效率。
57.最终电机装配后测量轴伸跳动，小于0.008mm的跳动符合要求。
58.电机转子磨外圆结束后，进行转子动平衡测试，动平衡的作用是通过在转子上去重或加配重的方法来改变转子的质量分布，使质心偏心离心力引起的转子振动或作用在轴承上的动载荷减小到允许范围之内，以达到发动机平稳运行的目的。
59.现有技术电机转子加工过程中，在转轴车加工和铸铝转子加热两道工序之间，进行磨转轴，采取一次性完成整个转轴的磨外圆加工的方式，以此提高加工效率，但是在这种加工模式下，实际装配过程中发现，铸铝转子加热前就完成整个转轴的磨外圆加工，会导致铸铝转子加热镶轴后转轴受热，使得转轴的轴承位、轴伸位的同轴度变差，要解决此问题，一般是采用其他装配过程进行调整。由于电机转轴的同轴度对于电机整体装配以及运行是非常关键的因素，因此为了提高电机质量，进一步降低同轴度误差，解决本质问题，本发明通过合理优化加工顺序，对转轴的部位进行详细划分，根据装配需求，分为需磨部分和不需磨部分，将转轴需磨各部分和转子的磨加工分阶段进行，具体的，根据转轴与铸铁转子装配及装配接触面需求，合理安排转轴各部分和转子的磨加工顺序，调整转轴的轴承位、轴伸位磨加工顺序，有效解决了以前工艺方式导致的转轴的轴承位、轴伸位的同轴度变差以及铁屑外溅相互影响各部位外圆光滑度的问题；对不需磨部分，减少加工工序，提高加工效率；同时对粗磨、精磨和精车进行工艺方式改进，提高加工效率，多方面保证转子同轴度，提升转轴磨外圆后表面光滑度，提高电机转子质量，进一步提升电机运行稳定性，延长电机的使用寿命。
60.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

技术特征：
1.一种电机转子磨外圆加工工艺，其特征在于，按照转轴第一阶段磨外圆、精车铸铝转子、转轴第二阶段磨外圆的顺序进行；所述转轴第一阶段磨外圆，包括以下步骤：步骤一，依次粗磨转轴反馈位、精磨转轴反馈位，至所需尺寸；步骤二，依次粗磨转轴铁芯位、精磨转轴铁芯位，至所需尺寸；所述转轴第一阶段磨外圆完成后，进行所述精车铸铝转子，包括以下步骤：步骤三，依次进行铸铝转子加热，铸铝转子热套镶转轴，达到镶轴要求；步骤四，精车铸铝转子，至所需尺寸；所述精车铸铝转子完成后，进行所述转轴第二阶段磨外圆，包括以下步骤：步骤五，依次粗磨转轴第二轴承位、精磨转轴第二轴承位，至所需尺寸；步骤六，依次粗磨转轴第一轴承位、精磨转轴第一轴承位，至所需尺寸；步骤七，依次粗磨转轴轴伸位、精磨转轴轴伸位，至所需尺寸。2.根据权利要求1所述的一种电机转子磨外圆加工工艺，其特征在于，所述转轴还包括a位、b位、c位、d位、e位、f位，车加工后均不磨外圆。3.根据权利要求1所述的一种电机转子磨外圆加工工艺，其特征在于，所述粗磨的进给速度为0.3mm/min，磨削速度为200mm/min，留精磨余量0.05mm。4.根据权利要求3所述的一种电机转子磨外圆加工工艺，其特征在于，所述精磨的进给速度为0.15mm/min，磨削速度为200mm/min；精磨后，用外径千分尺检验尺寸，用锥度环规检验锥度，符合所需尺寸，进行下一步。5.根据权利要求1所述的一种电机转子磨外圆加工工艺，其特征在于，所述精车铸铝转子，粗车后留精车余量0.02mm，精车切削速度为70mm/min，进给量为0.01mm，从右往左单向切削，精车后，用千分表测量跳动≤0.005mm。6.根据权利要求1所述的一种电机转子磨外圆加工工艺，其特征在于，在进行转轴第一阶段磨外圆之前，还包括转轴车加工，精车余量留0.4mm，切削速度：130mm/min，精车走1刀，车加工完成后用千分表测量跳动≤0.02mm。7.根据权利要求6所述的一种电机转子磨外圆加工工艺，其特征在于，在转轴车加工之前，还包括轴料调质处理，调质后的轴料机械性能为：抗拉强度σb≥900n/mm，屈服强度σs≥650n/mm,伸长率δ5≥15％,断面收缩率冲击功αk≥49j/cm。

技术总结
本发明涉及电机车加工技术领域，公开了一种电机转子磨外圆加工工艺，包括以下步骤：步骤一，依次粗磨转轴反馈位、精磨转轴反馈位，至所需尺寸；步骤二，依次粗磨转轴铁芯位、精磨转轴铁芯位，至所需尺寸；步骤三，依次进行铸铝转子加热，铸铝转子热套镶转轴，达到镶轴要求；步骤四，精车铸铝转子，至所需尺寸；步骤五，依次粗磨转轴第二轴承位、精磨转轴第二轴承位，至所需尺寸；步骤六，依次粗磨转轴第一轴承位、精磨转轴第一轴承位，至所需尺寸；步骤七，依次粗磨转轴轴伸位、精磨转轴轴伸位，至所需尺寸；本发明改进工艺，用来解决现有转子磨外圆工艺导致转轴的轴承位、轴伸位的同轴度变差，转轴表面被擦花，影响转子整体质量的技术问题。影响转子整体质量的技术问题。影响转子整体质量的技术问题。


技术研发人员：董明海
受保护的技术使用者：重庆新登奇机电技术有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/8/24