电机整体辐筋轴的工艺分析

蔡彩华　钱伟君

【摘要】大型高速电机转子品质是决定电机可靠性寿命的重要标志，本文通过大电机整体辐筋轴加工过程的介绍，控制整体辐筋轴加工的质量均匀性，提高转子的平衡精度，降低电机振动，取得了显著效果。

【关键词】整体辐筋轴；转子平衡精度；电机振动

1. 引言

电机轴是电机输出功率的载体，轴的可靠性决定着电机的可靠性寿命。对小功率电机来说，轴多用焊接筋板轴，能节约钢材，工艺简单，被大多数电机厂家采用。而对大功率高速电机来说，焊接筋板轴由于工艺的波动，可靠性差，平衡精度很难保证，对整机振动不利。

图1 轴的固定

图2 轴筋的粗铣2. 电机整体辐筋工艺

2.1 轴的工艺分析。我公司生产YKS1000-4 10000 KW 电机轴采用整体辐筋板轴结构，电机转速1500r/min，转子质量12500Kg，轴毛坯重7000Kg，需要剔出的废料近2000Kg（包括送检样件），加工工作量非常之大。为加工该轴，我们进行了周密工艺策划，确定工艺重点和关键难点。由于该电机转子残留不平衡量要求控制在10g左右，其组成转子主要零件：转子冲片、铜条、铜端环、护环基本是质量均匀件，产生不平衡因素较小，转子压圈、风扇为焊接件，存在一定不平衡量，但是可控量，轴的质量不均匀成为产生振动的主要因素，我们对轴残留不平衡量控制目标为500g以下，轴精加工成活后，需先进行校动平衡，在轴两端筋板上加重，以消除其存在的不平衡量，达到转子的平衡要求。我们把重点放在轴辐筋的加工上，以减少质量不均匀产生的不平衡对电机造成的损害。

2.2 电机整体辐筋工艺过程。

2.2.1 根据轴毛坯结构进行分析，决定轴辐筋的加工分为粗、精两次加工，位于凹型槽中的实体是需要剔除的废料。依据公司现有设备，我们决定利用现有8米刨床的铣削功能，安装铣头来完成轴辐筋的加工，解决切削量大的问题，提高加工效率。由于该轴毛坯为圆柱形，且毛重7000 Kg 左右，加工时轴的旋转调整难以实现，我们在剔除面的对称面两端设计了2 XM30 工艺螺纹孔，用于加工时轴的旋转调整。工艺孔位于轴的剔除面上，加工时先加工无螺孔区域最后加工有螺孔区域，待有螺孔区域加工完成后，又可以利用在筋板上装C形卡头来实现轴的旋转。

图3 轴面粗铣 2.2.2 工件在铣削中的切削力很大，用V形压板夹紧，工件的自由度没得到充分限制，加工尺寸精度不好保证，为了防止加工中轴的转动，在第一个筋板槽加工时要选择适当加工位置，在工艺螺孔上装一个吊环，充分利用工艺螺孔的两种作用，既起到加工前后的调整作用，又起到增加约束的作用。轴向自由度采用在轴两端面增加限位挡块，挡块下端与机床相连接，完成轴的夹紧工作。

2.2.3 首先设计两个等高V形支撑块和V形压板，V形块与机床相连，镶定位键与机床T形槽导正，保证与机床的平行，V形块支撑在轴基准圆上，利用压板压紧。见图1。

图4 辐筋轴的加工2.2.4 工艺路线安排：（1）毛坯轴进厂后，圆锯床先截掉第一次样件——（2）在车床上车出轴筋板外圆尺寸（留加工量），车两端V形铁支撑基准、车筋板端面样件台阶——（3）在筋板端面放粗铣筋板样件线——（4）8米刨床进行轴筋的粗铣见图2——（5）8米刨床进行轴大平面的粗铣见图3——（6）刨削圆角——（7）车轴端面应力圆角——（8）调质处理。

2.3 过程控制。

（1）按粗铣加工样件轨迹线进行铣加工，如图2. 切削用量：每次吃刀深度6mm，在筋板端面以样件线为基准对刀，控制每次进刀。铣头转速选择80r/min ，铣削速度75 mm/min，加工后的加工面呈锯齿形，凹面底部为平面。因加工面长1.9米，刀具必须有一定的耐用度，选择YT15硬质合金刀片，当依次六个面的废料剔除后，再按第一次放样线进行平面的铣加工（铣平锯齿面），旋转一次铣两个平面，见图3. 加工完后最后进行刨圆弧角，该道工序完工后进行调质处理（HB229～251）。调质回厂后，再在1.6米车床上进行半精车各台阶和的加工。二次在轴筋板端面放精加工筋板样件线，重复上述加工。见图4。

（2）由于高速电机轴平衡精度要求相当高，而轴质量的均匀性是保证平衡精度的决定因素，为保证轴加工后的质量均匀对称，加工前用高度尺测量两侧筋板水平位置的高度尺寸和筋板厚度，并设计对刀样板，以便随时可以测量加工面相对机床的角度和筋板加工厚度尺寸。

3. 结果

经过对加工过程中的控制，达到了我们预期的效果，轴残留不平衡量450 g，经过校平衡，轴残留不平衡量为100g。待转子压圈、转子铁心、铜条、铜端环、护环、内风扇、平衡环装配成后，最大残留不平衡量为250g，经过转子的整体高速精准校平衡，最大残留不平衡量控制在10g以下，电机试验整机振动值最大1.6mm/s ，达到了我们预期目标，为我公司产品进入大电机的生产行列奠定了基础。同时积累了大电机生产的经验，为一些有通用设备的厂家加工整体筋板轴提供了可借鉴的工艺。

4. 结论

通过对高速电机整体筋板轴加工过程的介绍，使得整体辐筋轴的工艺简便可行，对大电机零件加工必须强化过程控制，才能提高转子平衡精度，保证高速电机运行的可靠性，提高电机的寿命。

[文章编号]1619-2737（2013）08-21-793

[作者简介] 蔡彩华（1960-），学历：大专，职称：工程师，机械制造专业，从事中型、高低压电机产品工艺工作。