QFRW15-2無刷勵磁發電機轉子機加工藝及工藝裝備研究

摘 要:發電機轉子是發電機的核心部件，結構復雜，精度要求高，其機加工藝的優劣直接影響發電機轉子加工質量，進而影響發電機的性能。分析轉子結構特點，結合設備加工能力，制定出優化的機工工藝和專業的工藝裝備，制造出高質量的發電機轉子。

關鍵詞:發電機轉子機加工藝工藝裝備

中圖分類號:TP31文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0045-02

引言

發電機“掃膛”(運行時發電機轉子與定子間發生刮蹭的現象)、抱瓦、溫升過高、震動、噪聲甚至斷軸等，一直是發電機制造的難題。這一問題的關鍵所在，就是發電機轉子的加工是否達到機加工藝的技術要求。本文通過對QFRW15-2無刷勵磁發電機轉子結構分析，給出了確保發電機轉子符合技術要求機械加工工藝，以及科學合理的機加工藝裝備，為制造高可靠性、高穩定性發電機提供了技術保障。

1 QFRW15-2型無刷勵磁發電機轉子工藝性分析

1.1 結構工藝分析

如圖1所示。

QFRW15-2無刷勵磁發電機轉子(結構簡圖如圖1所示)長5822mm;軸承檔直徑200mm，長240mm，軸承檔跨距4390mm，軸承檔關于本體對稱;本體直徑mm，本體長2830mm;本體一端為勵磁機端(簡稱勵端)，另一端為汽輪機端(簡稱汽端)，勵端軸伸1550mm，汽端軸伸1104mm;汽端與發電機的原動力——汽輪機聯接，勵端安裝發電機本身的勵磁機，且勵端轉子中空，內孔直徑mm，內孔深2120mm。結構特殊，是典型的柔性軸——長頸比大且剛性差的軸，且本體重量大，旋轉慣性矩大。

1.2 轉子加工工藝分析

轉子共有12個機械加工表面，其中，本體與兩軸承檔有同軸度要求，表面粗糙度分別為Ra3.2和Ra0.63，同軸度小于0.05;兩軸承檔同軸度小于0.02，現分述如下:

(1)兩軸承檔直徑為mm，表面粗糙度為Ra0.63，圓度0.01，直線度0.015。

(2)汽端與汽輪機聯接部錐形軸頭錐度為1∶10，表面粗糙度為Ra0.8，與兩軸承擋中心線跳動0.02。

(3)勵磁機轉子軸，表面粗糙度為Ra1.6，與兩軸承擋中心線跳動0.02。

1.3 轉子主要技術條件分析及技術關鍵問題

從發電機轉子各加工表面之間關系及整體特征來分析:關鍵表面有位置精度要求，表面質量要求較高;汽端錐形軸端，不能直接裝夾;勵端精加工時內部安裝導線，不能直接用頂尖定位，整體結構特殊，是典型細長軸，且本體重量大、轉動慣性矩大，加工外圓時容易崩刀，造成形位誤差。結合以上分析，發電機轉子的技術關鍵問題是如何裝夾、定位，為解決裝夾定位問題，提出工藝卡頭、彈性頂尖的概念;針對崩刀，采用機械式靜壓中心架，作為輔助支撐;發電機轉子在單件小批量生產條件下，采用數控車磨組合機床，是較好的選擇，避免了轉序帶來的精度誤差。

2 機械加工工藝規程設計

2.1 基準的選擇

基準選擇是工藝規程設計中的重要工作之一，基準選擇得正確合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工過程中會問題百出，甚至造成零件報廢，使生產無法正常進行。

(1)粗基準的選擇

對于一般軸類零件而言，按照粗基準的選擇原則。選取發電機轉子外圓作為粗基準，粗加工轉子外圓、各部端面;加工勵端軸心深孔時，以按照互為基準原則，選擇外圓為基準。綜合上述分析及生產實際制定如下工藝規程:

工序10鍛造;

工序20熱處理;

工序30鉆中心孔，選用工作臺回轉直徑1800mm，長8000mm的車磨復合機床機床型號，以機床卡盤夾汽端工藝夾頭，用中心架支勵端，車端面，鉆中心孔;

工序40粗車外圓，粗車外圓各部及端面，留余量10mm;本體到尺寸留余量10mm;

工序50深孔加工，以外圓為基準，加工勵端導線孔;

工序60車中心孔，以機床卡盤夾汽端，用中心架支勵端，用百分表找正，車中心孔;

工序70車外圓，以機床卡盤夾汽端工藝夾頭，用頂尖頂勵端錐面中心孔，車外圓各部留余量2mm，車精基準汽端外圓Φ278mm，夾勵端，支汽端，以百分表找正，車精基準勵端外圓Φ278mm;

工序80 磨外圓，用車磨床磨頭，磨勵端外圓Φ278mm至尺寸mm，以機床卡盤夾汽端，磨汽端外圓Φ278mm至尺寸 mm;

工序90檢驗;

工序100劃線;

工序110銑轉子嵌線槽，機床選擇落地銑鏜床，先銑花鼓(端環的支撐結構)工藝孔6-Φ25mm深50，以專門工裝夾緊軸頸Φ278mm處，按線對刀找正，銑各嵌線槽，銑花鼓口，去除毛刺;

轉子粗加工結束，轉入非機加工序，轉子線圈下線;熱裝轉子端環。

轉子的精加工，轉子精加工選擇外圓Φ278mm為精基準，機床卡盤夾緊工藝夾頭，機械式靜壓中心架支撐勵端軸頸Φ278mm，Ra1.6處，頂尖采用彈性頂尖，既起到定位的作用，又能夠保護轉子線圈引線，最關鍵的是在加工過程中，它能夠吸收轉子在慣性矩作用下向機床尾部方向產能的微小位移，從根源上減少了長軸徑向變形，保證加工精度。

如圖2所示。

工序120精車轉子本體，至尺寸、表面質量要求;精車軸承檔各部至尺寸，留余量0.3mm;精車勵端勵磁機軸各部至尺寸，留余量0.3mm;車汽端錐形軸頭至尺寸，留余量0.3mm;

工序130 磨軸承檔外圓至尺寸;磨勵端勵磁機軸頸至尺寸;磨錐形軸頭至尺寸;

工序140 車汽端錐形軸頭螺紋M130×4-6h;

工序150各邊按要求倒角、去毛刺;

工序160 檢驗;

工序170銑錐形軸頭鍵槽至尺寸，銑勵磁機軸鍵槽至尺寸;

工序180 檢驗

工序190 去工藝夾頭，去毛刺;

工序200 入庫。

3工藝裝備

科學合理的工藝設計是機械加工的先決條件，但是專業適用的工藝裝備也是保證加工質量的必要因素，彈性頂尖(結構示意圖見圖3)、機械式靜壓中心架的應用，就是保證該型號部件加工質量的必要工藝裝備。首先，頂尖是大多數軸類零件加工必要機床部件，但因為QFRW15-2型無刷勵磁發電機轉子結構的特殊性，頂尖不能直接作用于轉子中心孔;轉子本身是柔性軸，不能用剛性頂尖，彈性頂尖的應用恰到好處的解決了上述矛盾。其次，中心架的應用起到輔助支撐的作用，避免了柔性轉子加工過程中出現“崩刀”，最終導致轉子加工異形——中間粗兩端細，選擇機械式靜壓中心架，雖然調整起來不如液壓式的方便，但可以保證穩定性，進而保證加工精度。

4 結語

本文通過對QFRW15-2型無刷勵磁發電機常見故障分析入手，總結出問題的關鍵在于轉子加工質量，從而認真分析轉子結構特點、功能特性，制定科學合理的機加工藝，并配備專業的工裝夾具。制造出符合技術要求、工況要求的發電機轉子，最終解決了實際生產中的問題，為制造出高品質的產品取得技術性突破。但隨著科技的進步，機械制造能力的提高，新工藝與新技術的開發，將制造出更高質量的產品服務生產，創造價值。

參考文獻

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