蔡彩華　錢(qián)偉君

【摘要】大型高速電機(jī)轉(zhuǎn)子品質(zhì)是決定電機(jī)可靠性壽命的重要標(biāo)志，本文通過(guò)大電機(jī)整體輻筋軸加工過(guò)程的介紹，控制整體輻筋軸加工的質(zhì)量均勻性，提高轉(zhuǎn)子的平衡精度，降低電機(jī)振動(dòng)，取得了顯著效果。

【關(guān)鍵詞】整體輻筋軸；轉(zhuǎn)子平衡精度；電機(jī)振動(dòng)

1. 引言

電機(jī)軸是電機(jī)輸出功率的載體，軸的可靠性決定著電機(jī)的可靠性壽命。對(duì)小功率電機(jī)來(lái)說(shuō)，軸多用焊接筋板軸，能節(jié)約鋼材，工藝簡(jiǎn)單，被大多數(shù)電機(jī)廠(chǎng)家采用。而對(duì)大功率高速電機(jī)來(lái)說(shuō)，焊接筋板軸由于工藝的波動(dòng)，可靠性差，平衡精度很難保證，對(duì)整機(jī)振動(dòng)不利。

圖1 軸的固定

圖2 軸筋的粗銑2. 電機(jī)整體輻筋工藝

2.1 軸的工藝分析。我公司生產(chǎn)YKS1000-4 10000 KW 電機(jī)軸采用整體輻筋板軸結(jié)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min，轉(zhuǎn)子質(zhì)量12500Kg，軸毛坯重7000Kg，需要剔出的廢料近2000Kg（包括送檢樣件），加工工作量非常之大。為加工該軸，我們進(jìn)行了周密工藝策劃，確定工藝重點(diǎn)和關(guān)鍵難點(diǎn)。由于該電機(jī)轉(zhuǎn)子殘留不平衡量要求控制在10g左右，其組成轉(zhuǎn)子主要零件：轉(zhuǎn)子沖片、銅條、銅端環(huán)、護(hù)環(huán)基本是質(zhì)量均勻件，產(chǎn)生不平衡因素較小，轉(zhuǎn)子壓圈、風(fēng)扇為焊接件，存在一定不平衡量，但是可控量，軸的質(zhì)量不均勻成為產(chǎn)生振動(dòng)的主要因素，我們對(duì)軸殘留不平衡量控制目標(biāo)為500g以下，軸精加工成活后，需先進(jìn)行校動(dòng)平衡，在軸兩端筋板上加重，以消除其存在的不平衡量，達(dá)到轉(zhuǎn)子的平衡要求。我們把重點(diǎn)放在軸輻筋的加工上，以減少質(zhì)量不均勻產(chǎn)生的不平衡對(duì)電機(jī)造成的損害。

2.2 電機(jī)整體輻筋工藝過(guò)程。

2.2.1 根據(jù)軸毛坯結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，決定軸輻筋的加工分為粗、精兩次加工，位于凹型槽中的實(shí)體是需要剔除的廢料。依據(jù)公司現(xiàn)有設(shè)備，我們決定利用現(xiàn)有8米刨床的銑削功能，安裝銑頭來(lái)完成軸輻筋的加工，解決切削量大的問(wèn)題，提高加工效率。由于該軸毛坯為圓柱形，且毛重7000 Kg 左右，加工時(shí)軸的旋轉(zhuǎn)調(diào)整難以實(shí)現(xiàn)，我們?cè)谔蕹娴膶?duì)稱(chēng)面兩端設(shè)計(jì)了2 XM30 工藝螺紋孔，用于加工時(shí)軸的旋轉(zhuǎn)調(diào)整。工藝孔位于軸的剔除面上，加工時(shí)先加工無(wú)螺孔區(qū)域最后加工有螺孔區(qū)域，待有螺孔區(qū)域加工完成后，又可以利用在筋板上裝C形卡頭來(lái)實(shí)現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)。

圖3 軸面粗銑 2.2.2 工件在銑削中的切削力很大，用V形壓板夾緊，工件的自由度沒(méi)得到充分限制，加工尺寸精度不好保證，為了防止加工中軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，在第一個(gè)筋板槽加工時(shí)要選擇適當(dāng)加工位置，在工藝螺孔上裝一個(gè)吊環(huán)，充分利用工藝螺孔的兩種作用，既起到加工前后的調(diào)整作用，又起到增加約束的作用。軸向自由度采用在軸兩端面增加限位擋塊，擋塊下端與機(jī)床相連接，完成軸的夾緊工作。

2.2.3 首先設(shè)計(jì)兩個(gè)等高V形支撐塊和V形壓板，V形塊與機(jī)床相連，鑲定位鍵與機(jī)床T形槽導(dǎo)正，保證與機(jī)床的平行，V形塊支撐在軸基準(zhǔn)圓上，利用壓板壓緊。見(jiàn)圖1。

圖4 輻筋軸的加工2.2.4 工藝路線(xiàn)安排：（1）毛坯軸進(jìn)廠(chǎng)后，圓鋸床先截掉第一次樣件——（2）在車(chē)床上車(chē)出軸筋板外圓尺寸（留加工量），車(chē)兩端V形鐵支撐基準(zhǔn)、車(chē)筋板端面樣件臺(tái)階——（3）在筋板端面放粗銑筋板樣件線(xiàn)——（4）8米刨床進(jìn)行軸筋的粗銑見(jiàn)圖2——（5）8米刨床進(jìn)行軸大平面的粗銑見(jiàn)圖3——（6）刨削圓角——（7）車(chē)軸端面應(yīng)力圓角——（8）調(diào)質(zhì)處理。

2.3 過(guò)程控制。

（1）按粗銑加工樣件軌跡線(xiàn)進(jìn)行銑加工，如圖2. 切削用量：每次吃刀深度6mm，在筋板端面以樣件線(xiàn)為基準(zhǔn)對(duì)刀，控制每次進(jìn)刀。銑頭轉(zhuǎn)速選擇80r/min ，銑削速度75 mm/min，加工后的加工面呈鋸齒形，凹面底部為平面。因加工面長(zhǎng)1.9米，刀具必須有一定的耐用度，選擇YT15硬質(zhì)合金刀片，當(dāng)依次六個(gè)面的廢料剔除后，再按第一次放樣線(xiàn)進(jìn)行平面的銑加工（銑平鋸齒面），旋轉(zhuǎn)一次銑兩個(gè)平面，見(jiàn)圖3. 加工完后最后進(jìn)行刨圓弧角，該道工序完工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理（HB229～251）。調(diào)質(zhì)回廠(chǎng)后，再在1.6米車(chē)床上進(jìn)行半精車(chē)各臺(tái)階和的加工。二次在軸筋板端面放精加工筋板樣件線(xiàn)，重復(fù)上述加工。見(jiàn)圖4。

（2）由于高速電機(jī)軸平衡精度要求相當(dāng)高，而軸質(zhì)量的均勻性是保證平衡精度的決定因素，為保證軸加工后的質(zhì)量均勻?qū)ΨQ(chēng)，加工前用高度尺測(cè)量?jī)蓚?cè)筋板水平位置的高度尺寸和筋板厚度，并設(shè)計(jì)對(duì)刀樣板，以便隨時(shí)可以測(cè)量加工面相對(duì)機(jī)床的角度和筋板加工厚度尺寸。

3. 結(jié)果

經(jīng)過(guò)對(duì)加工過(guò)程中的控制，達(dá)到了我們預(yù)期的效果，軸殘留不平衡量450 g，經(jīng)過(guò)校平衡，軸殘留不平衡量為100g。待轉(zhuǎn)子壓圈、轉(zhuǎn)子鐵心、銅條、銅端環(huán)、護(hù)環(huán)、內(nèi)風(fēng)扇、平衡環(huán)裝配成后，最大殘留不平衡量為250g，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子的整體高速精準(zhǔn)校平衡，最大殘留不平衡量控制在10g以下，電機(jī)試驗(yàn)整機(jī)振動(dòng)值最大1.6mm/s ，達(dá)到了我們預(yù)期目標(biāo)，為我公司產(chǎn)品進(jìn)入大電機(jī)的生產(chǎn)行列奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)積累了大電機(jī)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，為一些有通用設(shè)備的廠(chǎng)家加工整體筋板軸提供了可借鑒的工藝。

4. 結(jié)論

通過(guò)對(duì)高速電機(jī)整體筋板軸加工過(guò)程的介紹，使得整體輻筋軸的工藝簡(jiǎn)便可行，對(duì)大電機(jī)零件加工必須強(qiáng)化過(guò)程控制，才能提高轉(zhuǎn)子平衡精度，保證高速電機(jī)運(yùn)行的可靠性，提高電機(jī)的壽命。

[文章編號(hào)]1619-2737（2013）08-21-793

[作者簡(jiǎn)介] 蔡彩華（1960-），學(xué)歷：大專(zhuān)，職稱(chēng)：工程師，機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)，從事中型、高低壓電機(jī)產(chǎn)品工藝工作。