電機整體輻筋軸的工藝分析

蔡彩華　錢偉君

【摘要】大型高速電機轉子品質是決定電機可靠性壽命的重要標志，本文通過大電機整體輻筋軸加工過程的介紹，控制整體輻筋軸加工的質量均勻性，提高轉子的平衡精度，降低電機振動，取得了顯著效果。

【關鍵詞】整體輻筋軸；轉子平衡精度；電機振動

1. 引言

電機軸是電機輸出功率的載體，軸的可靠性決定著電機的可靠性壽命。對小功率電機來說，軸多用焊接筋板軸，能節(jié)約鋼材，工藝簡單，被大多數(shù)電機廠家采用。而對大功率高速電機來說，焊接筋板軸由于工藝的波動，可靠性差，平衡精度很難保證，對整機振動不利。

圖1 軸的固定

圖2 軸筋的粗銑2. 電機整體輻筋工藝

2.1 軸的工藝分析。我公司生產(chǎn)YKS1000-4 10000 KW 電機軸采用整體輻筋板軸結構，電機轉速1500r/min，轉子質量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，我們進行了周密工藝策劃，確定工藝重點和關鍵難點。由于該電機轉子殘留不平衡量要求控制在10g左右，其組成轉子主要零件：轉子沖片、銅條、銅端環(huán)、護環(huán)基本是質量均勻件，產(chǎn)生不平衡因素較小，轉子壓圈、風扇為焊接件，存在一定不平衡量，但是可控量，軸的質量不均勻成為產(chǎn)生振動的主要因素，我們對軸殘留不平衡量控制目標為500g以下，軸精加工成活后，需先進行校動平衡，在軸兩端筋板上加重，以消除其存在的不平衡量，達到轉子的平衡要求。我們把重點放在軸輻筋的加工上，以減少質量不均勻產(chǎn)生的不平衡對電機造成的損害。

2.2 電機整體輻筋工藝過程。

2.2.1 根據(jù)軸毛坯結構進行分析，決定軸輻筋的加工分為粗、精兩次加工，位于凹型槽中的實體是需要剔除的廢料。依據(jù)公司現(xiàn)有設備，我們決定利用現(xiàn)有8米刨床的銑削功能，安裝銑頭來完成軸輻筋的加工，解決切削量大的問題，提高加工效率。由于該軸毛坯為圓柱形，且毛重7000 Kg 左右，加工時軸的旋轉調(diào)整難以實現(xiàn)，我們在剔除面的對稱面兩端設計了2 XM30 工藝螺紋孔，用于加工時軸的旋轉調(diào)整。工藝孔位于軸的剔除面上，加工時先加工無螺孔區(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形卡頭來實現(xiàn)軸的旋轉。

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動，在第一個筋板槽加工時要選擇適當加工位置，在工藝螺孔上裝一個吊環(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，擋塊下端與機床相連接，完成軸的夾緊工作。

2.2.3 首先設計兩個等高V形支撐塊和V形壓板，V形塊與機床相連，鑲定位鍵與機床T形槽導正，保證與機床的平行，V形塊支撐在軸基準圓上，利用壓板壓緊。見圖1。

圖4 輻筋軸的加工2.2.4 工藝路線安排：（1）毛坯軸進廠后，圓鋸床先截掉第一次樣件——（2）在車床上車出軸筋板外圓尺寸（留加工量），車兩端V形鐵支撐基準、車筋板端面樣件臺階——（3）在筋板端面放粗銑筋板樣件線——（4）8米刨床進行軸筋的粗銑見圖2——（5）8米刨床進行軸大平面的粗銑見圖3——（6）刨削圓角——（7）車軸端面應力圓角——（8）調(diào)質處理。

2.3 過程控制。

（1）按粗銑加工樣件軌跡線進行銑加工，如圖2. 切削用量：每次吃刀深度6mm，在筋板端面以樣件線為基準對刀，控制每次進刀。銑頭轉速選擇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1.9米，刀具必須有一定的耐用度，選擇YT15硬質合金刀片，當依次六個面的廢料剔除后，再按第一次放樣線進行平面的銑加工（銑平鋸齒面），旋轉一次銑兩個平面，見圖3. 加工完后最后進行刨圓弧角，該道工序完工后進行調(diào)質處理（HB229～251）。調(diào)質回廠后，再在1.6米車床上進行半精車各臺階和的加工。二次在軸筋板端面放精加工筋板樣件線，重復上述加工。見圖4。

（2）由于高速電機軸平衡精度要求相當高，而軸質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量均勻對稱，加工前用高度尺測量兩側筋板水平位置的高度尺寸和筋板厚度，并設計對刀樣板，以便隨時可以測量加工面相對機床的角度和筋板加工厚度尺寸。

3. 結果

經(jīng)過對加工過程中的控制，達到了我們預期的效果，軸殘留不平衡量450 g，經(jīng)過校平衡，軸殘留不平衡量為100g。待轉子壓圈、轉子鐵心、銅條、銅端環(huán)、護環(huán)、內(nèi)風扇、平衡環(huán)裝配成后，最大殘留不平衡量為250g，經(jīng)過轉子的整體高速精準校平衡，最大殘留不平衡量控制在10g以下，電機試驗整機振動值最大1.6mm/s ，達到了我們預期目標，為我公司產(chǎn)品進入大電機的生產(chǎn)行列奠定了基礎。同時積累了大電機生產(chǎn)的經(jīng)驗，為一些有通用設備的廠家加工整體筋板軸提供了可借鑒的工藝。

4. 結論

通過對高速電機整體筋板軸加工過程的介紹，使得整體輻筋軸的工藝簡便可行，對大電機零件加工必須強化過程控制，才能提高轉子平衡精度，保證高速電機運行的可靠性，提高電機的壽命。

[文章編號]1619-2737（2013）08-21-793

[作者簡介] 蔡彩華（1960-），學歷：大專，職稱：工程師，機械制造專業(yè)，從事中型、高低壓電機產(chǎn)品工藝工作。