一种电主轴转子导条成型方法
阅读说明：本技术 一种电主轴转子导条成型方法 (Forming method of electric spindle rotor conducting bar ) 是由 沈军 魏宇 余得贵 谢顺德 于 2021-05-24 设计创作，主要内容包括：本申请属于机械加工技术领域,特别是涉及一种电主轴转子导条成型方法。现有的高速电主轴转子导条,由于导条与转子基体结合力弱而导致导条甩出。本申请提供了一种电主轴转子导条成型方法,所述方法包括采用超音速冷喷涂制作转子导条。通过使用超音速冷喷涂可以得到与转子基体材料冶金结合良好的转子导条。(The application belongs to the technical field of machining, and particularly relates to a forming method of a rotor conducting bar of an electric spindle. The existing high-speed electric spindle rotor conducting bar leads to the throwing of the conducting bar due to the weak binding force between the conducting bar and a rotor substrate. The application provides a method for forming a rotor conducting bar of an electric spindle, which comprises the step of manufacturing the rotor conducting bar by adopting ultrasonic rapid cold spraying. Rotor bars that are metallurgically well bonded to the rotor base material can be obtained by using supersonic cold spraying.)
技术领域
本申请属于机械加工技术领域，特别是涉及一种电主轴转子导条成型方法。
背景技术
电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，把高速加工推向一个新时代。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来。电动机的转子直接作为机床的主轴，主轴单元的壳体就是电动机机座，并且配合其他零部件，实现电动机与机床主轴的一体化。
高速电主轴广泛应用于工业机器人切割加工雕刻、PCB分板、义齿加工(假牙雕铣)、模具加工、光纤陶瓷插芯内径研磨、铝合金、金属非金属、SMC等材等切削、铣削等领域，由于制程的不断升级，对高速电主轴的要求不断提高，目前高速电主轴的转速为10-35万转每分钟。在这样高的转速下，采用异步电机具有可靠性高，使用寿命长，成本合适的优点。现有的高速电主轴转子导条，由于导条与转子基体结合力弱而导致导条甩出。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于现有的高速电主轴转子导条，由于导条与转子基体结合力弱而导致导条甩出的问题，本申请提供了一种电主轴转子导条成型方法。
2.技术方案
为了达到上述的目的，本申请提供了一种电主轴转子导条成型方法，所述方法包括采用超音速冷喷涂制作转子导条。
本申请提供的另一种实施方式为：所述转子放入超音速冷喷涂操作室，以压缩气体作为加速气流，带动纯铜粉末颗粒在100～600℃下、以500～1000m/s的速度撞击需要加工的转子导条部位，在完全固态下碰撞转子，使铜粉发生强烈的塑性变形而沉积形成转子导条。
本申请提供的另一种实施方式为：所述纯铜粉末颗粒粒径为10～50μm。
本申请提供的另一种实施方式为：所述转子的不需要喷涂部位采用聚酰胺胶带遮蔽。
本申请提供的另一种实施方式为：所述气体为惰性气体，所述惰性气体氦气或者氮气，所述气体压力为1.5～5MPa。
本申请提供的另一种实施方式为：所述纯铜粉末颗粒从轴向送入气体射流中加速，纯铜粉末颗粒以固态的形式撞击基体形成涂层。
本申请提供的另一种实施方式为：所述气体为氮气。
本申请提供的另一种实施方式为：所述超音速冷喷涂的沉积速度为100um/h～500um/h。
本申请提供的另一种实施方式为：所述纯铜粉末颗粒通过送粉器压入喷枪的送粉管。
3.有益效果
与现有技术相比，本申请提供的电主轴转子导条成型方法的有益效果在于：
本申请提供的电主轴转子导条成型方法，通过使用超音速冷喷涂可以得到与转子基体材料冶金结合良好的转子导条。
本申请提供的电主轴转子导条成型方法，通过冷喷涂技术可获得导电率高、低内应力、大厚度的转子导条。
本申请提供的电主轴转子导条成型方法，超音速冷喷涂直接将铜单质颗粒以超音速的速度撞击在基体表面，沉积速度远高于电镀或者电铸；极大提高生产效率。
附图说明
图1是本申请的超音速冷喷涂装置示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
参见图1，本申请提供一种电主轴转子导条成型方法，所述方法包括采用超音速冷喷涂制作转子导条。
冷喷涂技术亦称为冷气体动力喷涂是近年来得到迅速发展的新型喷涂技术，它是以压缩气体(氮气、氦气、空气等)作为加速气流，带动粉末颗粒(粒径10～50μm)以低温(室温至600℃)、超音速(500～1000m/s)和完全固态下碰撞基板，使颗粒发生强烈的塑性变形而沉积形成涂层。
超音速冷喷涂，简称冷喷涂，是一种新型的材料表面涂层技术。冷喷涂是根据空气动力学原理开发的先进喷涂技术。其过程是高压气体经过一定低温预热通过缩放喷管产生超音速气体射流，将喷涂粒子从轴向送入气体射流中加速，粒子以固态的形式撞击基体形成涂层。冷喷涂技术可获得低氧化物含量、低内应力、大厚度涂层。
通过使用超音速冷喷涂可以得到与转子基体材料冶金结合良好的转子导条。
进一步地，所述转子放入超音速冷喷涂操作室，以压缩气体作为加速气流，带动纯铜粉末颗粒在100～600℃下、以500～1000m/s的速度撞击需要加工的转子导条部位，在完全固态下碰撞转子，使铜粉发生强烈的塑性变形而沉积形成转子导条。
工作气体分两路，一路进入送粉器，将纯铜粉末颗粒压入喷枪的送粉管；另一路气体经过加热器加热后进入喷枪；在喷枪内，纯铜粉末颗粒被加热的气体带动进入超音速喷管(拉瓦尔喷管)内加速到超音速。纯铜粉末颗粒以超音速离开喷管撞击被加工的转子表面，纯铜粉末颗粒发生塑性变形而附着在转子表面实现导条成型。
由于铜的导电能力很大程度上受到其中的氧化物的影响，超音速冷喷涂可以很大程度上避免导条的高温氧化，导条中的铜的氧含量可以控制在较低水平，极大降低了导条在工作过程中的温升。
进一步地，所述纯铜粉末颗粒粒径为10～50μm。
进一步地，所述转子的不需要喷涂部位采用聚酰胺胶带遮蔽。
进一步地，所述气体为惰性气体，所述惰性气体氦气或者氮气，所述气体压力为1.5～5MPa。
进一步地，所述纯铜粉末颗粒从轴向送入气体射流中加速，纯铜粉末颗粒以固态的形式撞击基体形成涂层。
进一步地，所述气体为氮气。主气(N2)压力3.9～4Mpa流量2200～2280L/h，次气压力3.9～4.1Mpa，流量580～650L/h，气室温度400～550℃，工件转速100～500转每分钟，喷涂枪距转子10～50mm，喷涂行走速度1～25mm/s，送粉量6g/min～50g/min。
进一步地，所述超音速冷喷涂的沉积速度为100um/h～500um/h。
而电镀或者电铸的沉积速度在20um/h～50um/h。
进一步地，所述纯铜粉末颗粒通过送粉器压入喷枪的送粉管。
不像传统的电镀或者电铸需要通过电化学过程将铜离子转化为铜单质沉积在基体材料上，超音速冷喷涂直接将铜单质颗粒以超音速的速度撞击在基体表面，沉积速度远高于电镀或者电铸。
由于超音速冷喷涂技术的操作温度低，没有将喷涂材料融化，因此材料表面几乎没有发生氧化，因而被喷涂材料基本可以保持本身的特性。对于本申请而言，被喷涂材料为铜，而铜是易氧化物质，因此，在保护气体的保护下，通过超音速冷喷涂在转子表面的铜基本没有氧化，因而可以实现接近纯铜的导电率；由于没有明显的热效应，所以在材料内部残留的残余应力可以忽略不计。
转子导条成型冷喷涂工艺如图，工作气体为He或N2，He的加速效果好于N2，气体压力为1.5～5MPa，气体压力越高，铜粉颗粒速度越大。预热温度为100℃～600℃，铜粉末颗粒直径小于50μm，在喉管之前加入，加速范围500～1000m/s。喷涂距离5～25mm。
尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的或范围所包含的全部修改。