直流牽引電機換向片片間云母下刻機研發

戚玉明　陶季文

摘要：針對直流牽引電機換向片片間云母下刻深度，倒角及加工質量等問題。介紹一種專用直流電機換向片片間云母下刻機。

關鍵詞：下刻機：加工原理：主要結構

直流牽引電機換向片片間云母下刻機研發成功，改變原有加工的工藝方法，提升了加工品質和效率。直流電機換向片片間云母溝槽專用下刻機的設計、加工工藝、加工品質和綜合性能方面具有明顯優勢。

1.問題的提出

換向器是電機中最為關鍵的部件之一，而電機換向片片間云母溝槽加工的質量會直接導致換向片片間短路。目前，對電機換向片片間云母溝槽的下刻，各修理公司主要采用牛頭刨來加工或在此基礎上增加自動控制部分。

直流牽引電機換向片經過加工，組裝或運行后，部分換向片和上面的溝槽與轉子軸線存在一定的偏移角度，即溝槽與轉子軸線不在同一個平面（即傾斜溝槽）。傳統工藝方法采用牛頭刨刨削每片間云母溝槽，見到傾斜溝槽采用調節轉子兩頂針水平距離，使傾斜溝槽與刀具運動方向一致以達到糾偏，加工后極易產生云母溝槽尺寸超差。經修理后，換向器上的溝槽寬、換向片倒角、下刻深度都不完全一致，溝槽有寬有窄，換向片倒角有大有小，所加工的表面粗糙度也一般。

直流電機在運行時，電刷和換向器之間常會發生火花。片間云母溝槽加工質量好壞，極易造成電機“放炮”、直至損壞。主要因素由：

1）易使磨損的電刷石墨粉和換向器銅粉等積存在片間云母溝槽中，不易排出溝槽。易產生換向片片間短路；

2）由于片間云母溝槽加工尺寸不一致，導致了換向片也有寬有窄，電刷接觸時易發生換向瞬間局部電流過大，所產生的火花超限。

2.總體布局

直流牽引電機換向片片間云母下刻機應符合《直流牽引電機檢修技術文件》和鐵標TB/T3018-2001《牽引電機云母槽下刻的技術條件》要求。

直流牽引電機換向片片間云母下刻機主要由可調式活動頂針機構、銑削動力頭、銑削頭上下滑臺、銑削進給機械滑臺、行程限位機構、活動輪組、漲緊輪機構、底座、中間底座、可調式支承、電氣控制箱、粉塵收集裝置部分等組成。見圖

3.主要技術參數

3.1電源電壓：三相380V AC，50HZ

3.2整機功率：3KW

3.3外型尺寸：1900（長）X1300（寬）X1700（高）（mm）

3.4可加工電機（型號）：ZD80、ZD106、ZD109、ZD410、ZD116

3.5自重：1500kg

4.下刻機加工原理

直流牽引電機換向片片間云母下刻機采用銑削方式對片間云母溝槽可進行一次裝夾、連續下刻。

下刻機銑削刀具采用硬質合金成型刀具，下刻和倒角一次完成。

當部分換向片和片間溝槽與轉子軸線不在一個平面的傾斜溝槽時，銑削加工采用了自動跟蹤并連續銑削技術。在銑削加工中，成型銑刀可以沿著傾斜溝槽自行糾偏（銑刀可調范圍±5mm），成型銑刀不會因傾斜溝槽銑削到換向片上。從整個加工機理上，保證了換向片溝槽寬度、倒角、下刻深度一致性。避免了加工后溝槽有寬有窄，溝槽倒角有大有小的缺陷。

5.主要結構介紹

5.1銑削動力

銑削動力結構主要通過連接箱，把電機、傳動機構、主軸箱、刀架及排塵風道合成一體。銑刀設計線速度V=52m/min，在高速切削加工后，片間云母溝槽表面粗糙度可達Ra1.6um。同時，下刻機在高速銑削加工中會產生云母片粉塵（有毒）等雜物，可直接通過內置排塵風道有效地將粉塵收集，杜絕因云母粉塵損害操作工作人員的健康，達到環保要求。

5.2進給部分

片間云母溝槽下刻機升降、進給機械滑臺均采用滾珠導軌和滾珠絲杠，提高了該機的可靠性，及加工精度。進給機械滑臺行程控制中設計了專用限位調節器。分別設有粗調節與細微調節，限位調節器細微調節范圍0～10mm，調節器精度為0.1mm。

5.3測控技術

片間云母溝槽的分度、定位測控系統主要采用上激光和邊激光兩個激光傳感器來實現的。232片換向片和云母片采用上激光、邊激光分別確定片間云母溝槽位置和片間云母溝槽位置定位。片間云母溝槽的分度通過齒輪減速機皮帶傳動，驅動電機轉子轉動或停止。在顯示器還帶有可設置下刻槽數及計數器，整個控制系統采用PC可編程控制器來完成。

6.直流牽引電機換向片片間云母下刻機的運用

直流牽引電機換向片片間云母下刻機研發成功，不僅可以滿足機務段對牽引電機檢修任務的需要，還提升牽引電機檢修質量和工作效率。通過機務段幾年來實際使用調研，下刻機的研發符合了對電機檢修技術、工藝要求。與傳統加工的方法相比，具有以下優點：

①片間云母溝槽加工后，232個換向片溝槽寬度、換向片倒角、云母下刻深度一致性，下刻精度高；換向片溝槽表面粗糙度有明顯提高。

②下刻一臺牽引電機換向片溝槽只需要40min左右，提高了工效。

③通過下刻機加工檢修后的牽引電機換向器火花等級明顯降低，因換向器環火造成的返修率明顯減少。

④下刻機可對多種型號直流牽引電機換向片溝槽下刻。

⑤下刻機對新造牽引電機換向片溝槽的下刻也同樣有效。