集電環(huán)加工工藝改進(jìn)*

劉麗霞，崔秀福，宋昊民

(1.蘭州電機(jī)股份有限公司，甘肅 蘭州 730050； 2.中國石油蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060)

集電環(huán)加工工藝改進(jìn)*

劉麗霞1，崔秀福2，宋昊民2

(1.蘭州電機(jī)股份有限公司，甘肅 蘭州 730050； 2.中國石油蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060)

通過分析和試驗(yàn)改進(jìn)集電環(huán)的加工工藝，最終用工裝車胎在立車上加工，解決了集電環(huán)內(nèi)外圓不同軸及跳動(dòng)超差、表面粗糙度問題。

集電環(huán)；跳動(dòng)；同軸度；表面粗糙度；改進(jìn)

Abstract: Through several time practice and improvements, using working frock on vertical lathe, solve non-coaxial of collector's inner ring and outer ring, out of jump tolerance and surface roughness etc.

Key words: collector; jump tolerance; coaxial; improve

0 引 言

目前在水泥、鋼鐵、冶金和礦山等行業(yè)中，對大、中型高壓繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)的需求量非常大。集電環(huán)在繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)中是一個(gè)很重要的零部件[1]。集電環(huán)制造要求具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，要求有可靠的對地絕緣以及集電環(huán)加工后各環(huán)與孔的同軸度及表面粗糙度能達(dá)到圖樣要求。因此，集電環(huán)的加工尤為重要，在加工工藝上采用了各種方法，做了很多的償試，但都存在不同的缺陷，不能很好的保證集電環(huán)的設(shè)計(jì)要求。集電環(huán)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 集電環(huán)結(jié)構(gòu)圖1.套筒 2.襯套 3.環(huán)氧玻璃布板與滌波繩 4.集電環(huán)

這種結(jié)構(gòu)的集電環(huán)經(jīng)過多年的生產(chǎn)和實(shí)踐證明，所選用的材料有鋼板、青銅、不銹鋼等，均能滿足機(jī)械強(qiáng)度和剛度的要求；集電環(huán)裝配后進(jìn)行浸漆絕緣處理，具有可靠的絕緣性能；其內(nèi)孔直徑、鍵槽尺寸、外圓直徑和長度制造工藝均能滿足設(shè)計(jì)圖樣要求。唯有集電環(huán)外圓與集電環(huán)內(nèi)孔的同軸度、圓跳動(dòng)及表面粗糙度一直是加工工藝的難點(diǎn)，為此針對集電環(huán)的加工工藝進(jìn)行了探索及改進(jìn)。

1 早期采用過的加工方法

集電環(huán)在電機(jī)中的裝配位置為內(nèi)置式時(shí)，可將集電環(huán)套入轉(zhuǎn)軸后與轉(zhuǎn)子在臥車上同加工，可以保證其同軸度及圓跳動(dòng)。

但隨著電機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，電機(jī)結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，集電環(huán)在電機(jī)中的裝配位置也有所改變，由內(nèi)置式變?yōu)橥庵檬?，并且對于直徑較大、重量較大的轉(zhuǎn)子，再采用與轉(zhuǎn)子同加工的工藝方法已無法實(shí)現(xiàn)，因此必需考慮單件加工來保證其要求，這就是說需要新的加工工藝來完成集電環(huán)的加工。

基于集電環(huán)與轉(zhuǎn)子同車能夠保證同軸度的前提，首先考慮到用工藝芯軸，但這一工藝方法致命的弱點(diǎn)是：為了裝卸集電環(huán)方便，兩者配合不能太緊，且由于集電環(huán)內(nèi)孔尺寸公差在上下偏差之間變化，造成集電環(huán)內(nèi)孔與芯軸之間會(huì)有間隙產(chǎn)生，加上裝夾找正的誤差，導(dǎo)致加工后的集電環(huán)內(nèi)、外圓不同軸，電機(jī)運(yùn)行時(shí)集電環(huán)跳動(dòng)超差，這種工藝方法很快被淘汰。

為了消除芯軸與集電環(huán)之間的間隙，又改為脹套式工藝芯軸[2]，用脹套式芯軸可以彌補(bǔ)非脹套式芯軸有間隙的問題，由于脹套的脹緊作用，配合面無間隙，這樣可以消除由于間隙帶來的不同心誤差。這一工藝方法的缺點(diǎn)是脹套制作工藝非常復(fù)雜，工裝成本高，而且由于脹緊力的不同，各脹套塊會(huì)產(chǎn)生偏心，導(dǎo)致集電環(huán)內(nèi)外圓偏心，再加上裝夾找正的誤差，也會(huì)導(dǎo)致加工后的集電環(huán)內(nèi)、外圓不同軸，電機(jī)運(yùn)行時(shí)集電環(huán)跳動(dòng)仍然會(huì)超差。

2 改進(jìn)的加工方法

通過以上采用的各種工藝方法，使加工后的集電環(huán)質(zhì)量均不穩(wěn)定，不能滿足運(yùn)行要求，經(jīng)常需修配以滿足運(yùn)行要求，費(fèi)工又費(fèi)時(shí)，為此筆者有了初步的想法，將集電環(huán)加工改為立車加工[3]。集電環(huán)加工圖見圖2。

圖2 集電環(huán)加工圖

首先在集電環(huán)套筒非接線端端面加工工藝螺孔，將粗加工后的集電環(huán)用螺栓按圖樣所示與工裝車胎拉緊，然后將車胎用立車卡爪夾緊，在車胎上找正工件，找正后使工件在同一裝夾狀態(tài)下一次完成內(nèi)、外圓的精車加工工序，這種裝夾、加工方式與現(xiàn)代加工理念相吻合，集電環(huán)在不受卡壓力的狀態(tài)下進(jìn)行精加工，只受軸向拉緊力，因此就不會(huì)因受外力而產(chǎn)生變形而影響到精加工質(zhì)量，同時(shí)內(nèi)、外圓的同軸度也得到了很好的保證。雖然在同一裝夾狀態(tài)下完成了同車內(nèi)、外圓的加工，也保證了內(nèi)、外圓的同軸度要求，但立車加工，車削轉(zhuǎn)速不能太高，使集電環(huán)的表面粗糙度達(dá)不到要求；為了解決這一問題，采用千葉輪對集電環(huán)外圓進(jìn)行磨削加工。內(nèi)、外圓車削后，將千葉輪裝在風(fēng)動(dòng)工具上，再將風(fēng)動(dòng)工具與立車刀架聯(lián)接固定，用動(dòng)力壓縮空氣帶動(dòng)千葉輪進(jìn)行磨削。集電環(huán)加工圖例見圖3。

圖3 集電環(huán)加工圖例

利用千葉輪的軟磨削，磨削量非常小，對集電環(huán)內(nèi)、外圓的形狀尺寸精度都不會(huì)造成改變，通過磨削可以有效的提高集電環(huán)外圓表面粗糙度，而且采用千葉輪軟磨削不需要冷卻液，這樣可以保證集電環(huán)絕緣不受潮。采用這種工藝方法加工的集電環(huán)，經(jīng)過公司多年的使用驗(yàn)證，產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)，集電環(huán)跳動(dòng)都不會(huì)超差，沒有再出現(xiàn)返工修配的現(xiàn)象，而且互換性非常好。用戶使用的集電環(huán)出現(xiàn)問題后需要更換，只需換上相同規(guī)格的集電環(huán)就能直接使用，電機(jī)運(yùn)行時(shí)集電環(huán)跳動(dòng)也不會(huì)超差，用戶相當(dāng)認(rèn)可和滿意。

3 結(jié) 語

通過不斷摸索和改進(jìn)，集電環(huán)最終在立車上用車胎進(jìn)行車加工，并用千葉輪磨削外圓很好地解決了集電環(huán)不同軸及跳動(dòng)超差、表面粗糙度問題，這種工藝方法是可行有效的。

[1] 陳世坤.電機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[2] 宋并麗.集電環(huán)車胎改進(jìn)[J].電機(jī)技術(shù)，2010(3)：52-53.

[3] 胡志強(qiáng).電機(jī)制造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

Process Technology Improvement for Collector

LIU Li-xia1，CUI Xiu-fu1，SONG Hao-ming2

(1.LanzhouElectricCorporation,LanzhouGansu730050，China； 2.LanzhouPetrochemicalCompanyofChinaPetrol,LanzhouGansu730060,China)

2014-07-19

劉麗霞(1963-)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師，主要從事電機(jī)制造工藝方面的工作。

TH16

A

1007-4414(2014)04-0173-03