精密片狀繞組的機(jī)械刻線工藝
張子忠 孫 力 陸永平(哈爾濱工業(yè)夫?qū)W)
1概述
精密片狀繞組已被多種測(cè)角、測(cè)距等電氣傳感元件采用，其關(guān)鍵要求是精密度高，按原理要求形成必要的片狀平面繞組。如測(cè)角用精密感應(yīng)同步器，精度要求優(yōu)于峰峰0．5”～1．O”。
． 精密片狀繞組加工方法主要有兩種，機(jī)械刻線和照像腐蝕成形法。機(jī)械刻線法是利用成形刀具，沿x、z兩座標(biāo)軸移動(dòng)(走刀)，直接將壓粘在基板上的銅箔刻出片狀平面繞組圖形。和照像腐蝕成形法比較，機(jī)械刻線主要優(yōu)點(diǎn)是工序少、減少了多工序引起的精度損失、易達(dá)到高精度、工藝設(shè)備少、加工周期短，適于高精度傳感元件新產(chǎn)品研制和小批量生產(chǎn)。
本文介紹精密片狀平面繞組機(jī)械刻線工藝與裝置的基本結(jié)構(gòu)、機(jī)械刻線裝置的機(jī)械化和半自動(dòng)化過(guò)程控制。
2刻線加工要求及加工裝置總體結(jié)構(gòu)
片狀平面繞組有多種，以圓形感應(yīng)同步器為例，其片狀繞組如圖1所示，圖1a為轉(zhuǎn)子片狀連續(xù)繞組，圖1b為定子片狀扇形分段繞組。
把壓粘在基板的絕緣表面上的銅箔刻線加工成片狀平面連續(xù)或分段繞組，它是通過(guò)專(zhuān)門(mén)研制的刻線裝置完成的，刻線裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2a，該裝置延x、z軸走刀程序見(jiàn)圖2b。
a．刻線刀延x方向可往返走刀，長(zhǎng)度(刻線長(zhǎng)度)O～100mm。
b．刻線刀延z方向可往返走刀(刻線深度)O．05～O．1mm。
c．按繞組圖形要求可以準(zhǔn)確自動(dòng)分度(或準(zhǔn)確分距)。
為實(shí)現(xiàn)這些加工要求，并盡量減少工藝過(guò)程中的誤差，對(duì)刻線裝置主要要求是：
a．x、z兩軸往返走刀距離和走刀循環(huán)次數(shù)可調(diào)，兩軸走刀速度可按要求調(diào)整，x與z兩軸走刀先后順序應(yīng)按要求聯(lián)動(dòng)，x、z兩軸走刀位置精度要高，走刀重復(fù)性誤差要小，盡量減小兩軸工作過(guò)程中的變形、振動(dòng)等不穩(wěn)定因素。
b．θ軸分度機(jī)構(gòu)的精度應(yīng)滿足片狀繞組允許的刻線偏差要求。分度機(jī)構(gòu)誤差要小，而且應(yīng)保證刻線刀走刀過(guò)程中的角度伊變化盡量小，使刻線重復(fù)性高。
c．為使刻出的多臺(tái)片狀繞組有穩(wěn)定的高精度，x、z兩軸走刀過(guò)程應(yīng)有準(zhǔn)確完善的機(jī)械化和自動(dòng)化控制。θ軸分度使用頻率較高，精度高，需由相應(yīng)準(zhǔn)確的專(zhuān)用分度機(jī)構(gòu)保證。
在保證刻線自動(dòng)控制和三軸協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)同
3片狀繞組工藝過(guò)程及關(guān)鍵要求
刻線加工的片狀繞組，一般選用O．03～O．05mm厚銅箔，壓粘在絕緣處理過(guò)的金屬基板上，用刀具刻制成形�？叹�方法又有成形刀具刻制和銑削加工等，其主要工藝過(guò)程包括金屬基板加工、澆注絕緣、壓粘銅箔、機(jī)械刻線、繞組接線和精度檢測(cè)等。
3．1基板加工及澆注絕緣
選用溫度穩(wěn)定性好的金屬和絕緣材料(如合金鋁、環(huán)氧澆注膠等)，機(jī)械加工中間應(yīng)有退火及后熱處理，基板精加工應(yīng)有嚴(yán)格的平面度及平行度要求。
3．2壓粘銅箔
壓粘銅箔關(guān)鍵是選用合適的粘結(jié)膠，如環(huán)氧膠等，并嚴(yán)格控制粘結(jié)溫度、壓力、時(shí)間，必要時(shí)應(yīng)增加后熱處理，以確保粘結(jié)強(qiáng)度和壓粘后銅箔的表面質(zhì)量。
3．3刻線
刻線關(guān)鍵要求是刻線精度要高�？叹�精時(shí)，還要考慮刻線的工作效率，應(yīng)適當(dāng)提高x、z兩軸的走刀速度，特別是x軸距離較長(zhǎng)，在研制的裝置中采用了步進(jìn)電機(jī)控制，進(jìn)刀采用起動(dòng)后自動(dòng)升頻加速，退刀時(shí)采用全過(guò)程自動(dòng)升頻加速等措施。度直接反映分度機(jī)構(gòu)和刻線裝置的綜合質(zhì)量，研制的刻線裝置較好地滿足了刻線精度要求。
3．4繞組接線
高精度傳感器為保證其精度，要求剩電壓足夠小，片狀繞組端部的長(zhǎng)短、位置及端部連接方式應(yīng)做具體分析和考慮，對(duì)不同傳感器有其各自的特點(diǎn)。
3．5精度檢測(cè)
片狀平面繞組精度檢測(cè)分為加工過(guò)程檢測(cè)和成品檢測(cè)。
加工過(guò)程檢測(cè)主要包括基板精加工后的平面度與平行度檢測(cè)、刻線精度檢測(cè)等。對(duì)不，同傳感器，刻線精度有不同要求和相應(yīng)的檢測(cè)方法。在所研制的刻線工藝中，采用了專(zhuān)用 測(cè)量線圈與相應(yīng)等級(jí)的分度裝置，一種感應(yīng) 同步器刻線偏差(一部分)如圖3所示。
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