交流伺服電機是現代高科技產品,是集微電子技術、傳感技術和電機制造技術的最新發展成果于一體的高科技產品。
它主要應(ying)用(yong)于(yu)數控(kong)(kong)機床、工業機器人等數控(kong)(kong)裝置中。隨(sui)著(zhu)數控(kong)(kong)技術的(de)(de)不斷發展,作(zuo)為(wei)其中的(de)(de)執(zhi)行元件(jian)之一—伺(si)服(fu)電(dian)機將得到(dao)廣泛(fan)的(de)(de)應(ying)用(yong)。伺(si)服(fu)電(dian)機為(wei)三(san)相永(yong)磁(ci)轉子結構,采用(yong)高磁(ci)能積永(yong)磁(ci)材料(liao),具有大(da)的(de)(de)功率重(zhong)量(liang)比,動態(tai)響(xiang)應(ying)速度(du)快,本身加工精(jing)度(du)要求高等特點。
為此,交流伺服電機的加工工藝是必須解決的技術難題,只有研制出先進合理的加工工藝,才能為伺服電機的批量生產提供可靠的技術保證。
該(gai)電機具有全封閉自冷無刷結構,轉(zhuan)子采(cai)用高磁(ci)能永磁(ci)材(cai)料—釹(nv)鐵(tie)硼制(zhi)造,體(ti)現了體(ti)積小(xiao)、重量輕的特點。
定(ding)子無(wu)外殼,使定(ding)子直接冷卻,能夠使向機械傳(chuan)熱(re)的(de)限(xian)度減到(dao)最小。電機的(de)后(hou)軸端可安裝無(wu)刷分解器(qi)和脈沖編(bian)碼器(qi),通過伺服系統驅動器(qi)可得到(dao)高精度的(de)速度控(kong)制及位置控(kong)制。
同時,伺(si)服電機還具有以下特性(xing):
1. 必須能連續地進行頻繁的(de)啟動(dong)、停止(zhi)、制(zhi)動(dong)、反向及微速(su)運(yun)行,因運(yun)行條件異常苛刻,所以(yi)須有足夠的(de)機(ji)械強度,并充分考慮到(dao)耐熱性及冷卻條件。
2. 靈敏度必須高。
3. 無效時間須(xu)短,結(jie)構的機械(xie)摩擦(ca)必須(xu)小,無論是磁(ci)的方(fang)面(mian)
還是電的方(fang)面務(wu)必均勻(yun)一(yi)致。
4. 電機本(ben)身的(de)穩定性(xing)必須好,轉(zhuan)速—轉(zhuan)矩(ju)特性(xing)是向下傾(qing)斜的(de),控(kong)制(zhi)信號(hao)為零(ling)時,必須有(you)制(zhi)動轉(zhuan)矩(ju)。另外(wai),正反轉(zhuan)特性(xing)務(wu)求一致。
5. 控(kong)制(zhi)性能必須(xu)好,產生的轉(zhuan)矩(轉(zhuan)速)與控(kong)制(zhi)信號的比值應該大而(er)穩定,瞬時(shi)輸入較(jiao)大信號時(shi)輸出應不(bu)飽(bao)和,務(wu)必有足夠的裕量。
6. 可(ke)靠性必須高。
7. 必須(xu)能充分(fen)地(di)適應各(ge)種安裝位置和使(shi)用環境。
由于交流伺服電機的(de)結構(gou)和以(yi)上特(te)性決定了其加工(gong)工(gong)藝(yi)(yi)要比普通電機復雜(za)得多,因(yin)此,通過(guo)研究 N/G 伺(si)服(fu)電機的(de)生產(chan)工(gong)藝(yi)(yi),探討了轉(zhuan)子(zi)、定子(zi)和定轉(zhuan)子(zi)裝配這三(san)大關(guan)鍵生產(chan)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)工(gong)藝(yi)(yi)方(fang)法(fa)。
由(you)圖2可見(jian),轉子(zi)(zi)是(shi)由(you)轉子(zi)(zi)鐵芯、磁鋼(gang)、磁鋼(gang)墊、包(bao)復層、粘(zhan)結(jie)劑和(he)螺釘等組成(cheng)。
其加工(gong)工(gong)藝過程是:轉子鐵芯—磁(ci)(ci)(ci)鋼(gang)充磁(ci)(ci)(ci)—磁(ci)(ci)(ci)鋼(gang)粘結—涂(tu)膠(jiao)包復—動平衡,從工(gong)藝上可看(kan)出磁(ci)(ci)(ci)鋼(gang)需充磁(ci)(ci)(ci)以后進(jin)行粘結,這就給磁(ci)(ci)(ci)鋼(gang)粘結帶來很大(da)困難。磁(ci)(ci)(ci)鋼(gang)的形狀為1/4軸瓦狀,充磁(ci)(ci)(ci)方向為徑(jing)向,材(cai)料為釹鐵硼。
磁(ci)鋼的(de)粘結方式如圖(tu)3所(suo)示。
由(you)圖 3 可知每層(ceng)(ceng)磁(ci)(ci)鋼(gang)(gang)(gang)有(you)(you)四(si)塊,對(dui)稱的(de)(de)兩塊充磁(ci)(ci)方向(xiang)一(yi)(yi)致,但(dan)軸向(xiang)相(xiang)鄰(lin)的(de)(de)兩塊磁(ci)(ci)鋼(gang)(gang)(gang)充磁(ci)(ci)方向(xiang)也一(yi)(yi)致,粘(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)磁(ci)(ci)鋼(gang)(gang)(gang)時(shi),第(di)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)的(de)(de)四(si)塊磁(ci)(ci)鋼(gang)(gang)(gang)較容易粘(zhan)(zhan)(zhan)結(jie),但(dan)粘(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)到(dao)第(di)二層(ceng)(ceng)時(shi),由(you)于相(xiang)鄰(lin)的(de)(de)兩塊磁(ci)(ci)鋼(gang)(gang)(gang)極性相(xiang)同,充磁(ci)(ci)方向(xiang)一(yi)(yi)致,所(suo)以(yi)相(xiang)互排斥,用手很難(nan)將(jiang)磁(ci)(ci)鋼(gang)(gang)(gang)推到(dao)預定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)置,為此,設計出(chu)如圖 : 的(de)(de)磁(ci)(ci)鋼(gang)(gang)(gang)粘(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)通(tong)用夾(jia)(jia)具,并(bing)利用普(pu)通(tong)鉆床進(jin)行(xing)粘(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)磁(ci)(ci)鋼(gang)(gang)(gang)。夾(jia)(jia)具的(de)(de)使(shi)用方法是:首先將(jiang)夾(jia)(jia)具固(gu)定(ding)(ding)(ding)在搖(yao)臂鉆床上,使(shi)鉆床固(gu)定(ding)(ding)(ding)鉆頭的(de)(de)壓(ya)套對(dui)準夾(jia)(jia)具的(de)(de)上壓(ya)套中心(圖 4 中的(de)(de)定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)套、襯套和(he)壓(ya)環是根據轉(zhuan)子(zi)的(de)(de)尺寸規(gui)格(ge)制作(zuo)的(de)(de),可以(yi)進(jin)行(xing)調換(huan),因而該夾(jia)(jia)具有(you)(you)通(tong)用性),按轉(zhuan)子(zi)的(de)(de)規(gui)格(ge)尺寸選擇(ze)定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)套、襯套和(he)壓(ya)環,將(jiang)轉(zhuan)子(zi)放在定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)套上,定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)套下是一(yi)(yi)單(dan)向(xiang)推力軸承,轉(zhuan)子(zi)放上后可自由(you)旋轉(zhuan),這時(shi)即可進(jin)行(xing)磁(ci)(ci)鋼(gang)(gang)(gang)粘(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)。
首先將充磁(ci)完畢的(de)磁(ci)鋼(gang)(gang)和轉(zhuan)子鐵芯表面(mian)上(shang)均勻(yun)涂抹 GJ301 膠,然后(hou)粘結(jie)(jie)(jie)第(di)一層磁(ci)鋼(gang)(gang),因轉(zhuan)子可旋轉(zhuan),所以(yi)粘結(jie)(jie)(jie)時(shi)旋轉(zhuan)轉(zhuan)子即可在(zai)一固(gu)定工作位置進行粘結(jie)(jie)(jie)。粘結(jie)(jie)(jie)時(shi)注意徑向(xiang)每相鄰的(de)兩塊磁(ci)鋼(gang)(gang)極性相反(fan)。
粘(zhan)好后,用(yong)軟銅帶加(jia)螺釘(ding)將其固(gu)定(ding)(ding)住,然后每塊磁(ci)鋼上放一(yi)磁(ci)鋼墊作為軸(zhou)向兩磁(ci)鋼定(ding)(ding)位用(yong),可(ke)進行第二層(ceng)磁(ci)鋼粘(zhan)結。
由圖可知(zhi),軸向兩塊磁鋼(gang)(gang)(gang)極性相(xiang)同,互(hu)相(xiang)排(pai)斥,因(yin)而(er)粘(zhan)結(jie)后(hou)不能馬(ma)上(shang)到(dao)位,要(yao)迅(xun)速將(jiang)這四(si)塊磁鋼(gang)(gang)(gang)粘(zhan)結(jie)好(hao),然(ran)后(hou)將(jiang)上(shang)面的(de)壓(ya)(ya)環(huan)通過下、中、上(shang)壓(ya)(ya)套壓(ya)(ya)下,轉(zhuan)動搖臂鉆(zhan)床(chuang)手(shou)柄,即給上(shang)壓(ya)(ya)套施加一定的(de)壓(ya)(ya)力,則四(si)塊磁鋼(gang)(gang)(gang)靠壓(ya)(ya)環(huan)平(ping)行壓(ya)(ya)下后(hou)一同到(dao)位。磁鋼(gang)(gang)(gang)到(dao)位后(hou),用(yong)軟銅帶將(jiang)磁鋼(gang)(gang)(gang)固(gu)定住。第二層磁鋼(gang)(gang)(gang)便(bian)粘(zhan)結(jie)完畢。以后(hou)的(de)幾(ji)層粘(zhan)結(jie)方法(fa)類推(tui)。
粘結完(wan)畢后(hou),將(jiang)表(biao)面涂抹 GJ301膠,再用(yong)無堿玻璃(li)絲帶將(jiang)轉子表(biao)面包(bao)復(fu),轉子的加工(gong)便完(wan)成(cheng)。實驗證(zheng)明,該工(gong)藝方法可以生產出(chu)合(he)格的轉子。
由圖 8 可見(jian),定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)是無外殼的(de)(de)(de)(de),定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)疊(die)(die)(die)片(pian)(pian)后用(yong)(yong)螺栓先(xian)將(jiang)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)端環和(he)(he)(he)(he)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)片(pian)(pian)連(lian)接(jie)(jie)在(zai)(zai)一(yi)起。然后在(zai)(zai)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)鐵(tie)(tie)芯(xin)上(shang)的(de)(de)(de)(de)四(si)個(ge)溝槽(cao)上(shang)進行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie),將(jiang)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)端環和(he)(he)(he)(he)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)片(pian)(pian)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)在(zai)(zai)一(yi)起成為(wei)一(yi)體。定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)加(jia)工工藝有(you):定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)片(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)沖(chong)槽(cao)、定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)鐵(tie)(tie)芯(xin)的(de)(de)(de)(de)疊(die)(die)(die)片(pian)(pian)和(he)(he)(he)(he)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)鐵(tie)(tie)芯(xin)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)。沖(chong)片(pian)(pian)是利(li)用(yong)(yong)高速沖(chong)槽(cao)機(ji)(ji)完成的(de)(de)(de)(de)。利(li)用(yong)(yong)沖(chong)槽(cao)機(ji)(ji)沖(chong)片(pian)(pian),可節(jie)省沖(chong)片(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)模(mo)(mo)具(ju)加(jia)工費用(yong)(yong)和(he)(he)(he)(he)生產周期,只需設(she)計一(yi)個(ge)單槽(cao)沖(chong)模(mo)(mo)即可,因而沖(chong)槽(cao)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)特別適用(yong)(yong)于伺服電機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)品種多及系列化(hua)的(de)(de)(de)(de)研制(zhi)。沖(chong)片(pian)(pian)后需進行定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)疊(die)(die)(die)片(pian)(pian),疊(die)(die)(die)片(pian)(pian)時用(yong)(yong)疊(die)(die)(die)片(pian)(pian)夾具(ju),關鍵是保(bao)證(zheng)疊(die)(die)(die)片(pian)(pian)精(jing)度。疊(die)(die)(die)片(pian)(pian)不齊將(jiang)直接(jie)(jie)影(ying)響(xiang)繞組下(xia)線和(he)(he)(he)(he)電機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)外觀質量(liang)。疊(die)(die)(die)片(pian)(pian)時,利(li)用(yong)(yong)中(zhong)心孔和(he)(he)(he)(he)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)槽(cao)精(jing)確定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei),保(bao)證(zheng)了(le)疊(die)(die)(die)片(pian)(pian)精(jing)度。定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)鐵(tie)(tie)芯(xin)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)質量(liang)將(jiang)直接(jie)(jie)影(ying)響(xiang)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)鐵(tie)(tie)芯(xin)的(de)(de)(de)(de)強度和(he)(he)(he)(he)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)外觀。因此(ci),要(yao)求焊(han)(han)(han)(han)點(dian)(dian)一(yi)定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)平(ping)滑(hua)、均(jun)(jun)勻(yun),在(zai)(zai)設(she)計工藝時,改裝(zhuang)了(le)一(yi)臺定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)氬弧焊(han)(han)(han)(han)設(she)備,使定(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)鐵(tie)(tie)芯(xin)能(neng)通(tong)過機(ji)(ji)械傳動達到勻(yun)速運動,保(bao)證(zheng)了(le)焊(han)(han)(han)(han)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)平(ping)滑(hua)和(he)(he)(he)(he)均(jun)(jun)勻(yun)。
由圖可知,轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)加工完畢后便(bian)具有了(le)較(jiao)大的磁(ci)性,如何(he)將轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)裝(zhuang)入定子(zi)(zi)(zi)是要解決(jue)的關(guan)鍵問(wen)題,開始靠人手(shou)工裝(zhuang)配,由于(yu)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)帶(dai)磁(ci),裝(zhuang)配時定轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)馬上(shang)吸合在一起,靠人用力向里(li)推,造(zao)成(cheng)了(le)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)包復層(ceng)劃破,定子(zi)(zi)(zi)變形及(ji)工人手(shou)指被擠破等問(wen)題的出現,產品(pin)的質(zhi)量也很難(nan)得(de)到(dao)保證(zheng)。
根(gen)據(ju)工(gong)藝要求及手工(gong)裝配出(chu)現的(de)問題,設(she)計(ji)出(chu)一套定(ding)轉(zhuan)子裝配通用夾具。見圖(tu) 5,該夾具是利用 63 車床進(jin)行設(she)計(ji)使用的(de)。
其使用(yong)原理是:轉子(zi)的一(yi)端(duan)(duan)由前支(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng)套(tao)(tao)支(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng),支(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng)套(tao)(tao)固定(ding)在車床卡盤上,轉子(zi)的另一(yi)端(duan)(duan)靠后(hou)支(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng)套(tao)(tao)支(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng),后(hou)支(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)撐(cheng)套(tao)(tao)尾(wei)部(bu)按尾(wei)座頂尖錐度配做。
然(ran)后將(jiang)(jiang)尾座(zuo)(zuo)頂出(chu)最大位(wei)置,將(jiang)(jiang)轉子(zi)支撐起來,同(tong)時將(jiang)(jiang)夾具(ju)底座(zuo)(zuo)固(gu)定(ding)在(zai)(zai)走(zou)刀(dao)(dao)架(jia)(jia)上,底座(zuo)(zuo)上有固(gu)定(ding)面(mian)板和可(ke)調面(mian)板(可(ke)調面(mian)板和支撐套是(shi)根據定(ding)子(zi)尺(chi)寸規格(ge)確定(ding)的),然(ran)后將(jiang)(jiang)定(ding)子(zi)固(gu)定(ding)在(zai)(zai)兩(liang)面(mian)板之間 (見圖 ) )搖動走(zou)刀(dao)(dao)架(jia)(jia)將(jiang)(jiang)轉子(zi)平穩、無接觸地裝(zhuang)入(ru)定(ding)子(zi)內(nei),定(ding)轉子(zi)裝(zhuang)配即(ji)完成(cheng),這(zhe)樣既省力又保證了產品(pin)質量。
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