機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷盒和刷座新型銑齒刀的設(shè)計(jì)

■ 中車永濟(jì)電機(jī)有限公司 （山西永濟(jì) 044502） 劉 諄 單國慶 劉維陸

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刷盒、刷座是機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵配件，其質(zhì)量好壞直接影響牽引電動(dòng)機(jī)的整體性能。而三角形定位齒的加工，是整個(gè)刷盒、刷座加工中的關(guān)鍵工序，刷盒、刷座三角形定位齒的加工質(zhì)量通過銑削工序來保證。電動(dòng)機(jī)組裝后定位齒直接影響著刷盒中的碳刷與換向器之間的位置關(guān)系，對牽引電動(dòng)機(jī)的換向性能有重要影響。

1. 存在的問題

機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷盒結(jié)構(gòu)如圖1所示，刷盒定位齒形角60°，齒距2mm，齒高1.408mm，位置尺寸（26±0.1）mm。齒面表面粗糙度值Ra=3.2μm，齒形對B面的平行度為0.1mm，對方孔中心線的平行度為0.2mm。

機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷座結(jié)構(gòu)如圖2所示，刷座定位齒形角60°，齒距2mm，齒高1.408mm。齒面表面粗糙度值Ra=3.2μm，定位齒對裝配孔中心線A的平行度為0.05mm，位置尺寸（32±0.1）mm。

銑削加工后，機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷盒、刷座定位齒幾何尺寸、齒形與基準(zhǔn)面的位置度公差和定位齒的位置尺寸超差，齒面的表面粗糙度達(dá)不到圖樣要求。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的統(tǒng)計(jì)，其中因定位齒幾何尺寸、位置度公差、位置尺寸及齒面表面粗糙度超差造成的廢品率高達(dá)3.5%，一次交檢合格率僅為85%左右。

圖1 機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷盒結(jié)構(gòu)示意

圖2 機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷座結(jié)構(gòu)示意

2. 原因分析

圖3 直齒型直槽銑刀

機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷盒、刷座定位齒加工所用傳統(tǒng)的直齒型直槽銑刀如圖3所示，銑刀沿圓柱面均勻分布若干排切削齒，齒形角、齒距與工件相同。銑刀前、后切削齒在同一截面內(nèi)，容屑槽為直槽，與銑刀的中心線平行，切削齒在一條直線上。銑刀中部圓柱孔與銑床刀桿相配，兩端夾緊后靠摩擦力傳遞機(jī)床動(dòng)力。

從圖3可知，傳統(tǒng)的直齒型直槽銑刀前、后切削齒在同一截面內(nèi)，且容屑槽與銑刀的中心線平行。由于銑刀切削齒形小，強(qiáng)度低，切削齒容易損壞。齒間容積小，極易形成積屑瘤，嚴(yán)重影響刷盒、刷座定位齒的加工尺寸及齒形、基準(zhǔn)面的位置度及定位齒的位置尺寸公差。直齒型直槽銑刀容屑槽為直槽，切削齒在一條直線上，加工時(shí)切削力大，容易產(chǎn)生振刀，無法保證刷盒、刷座定位齒的表面粗糙度。同時(shí)，直齒型直槽銑刀靠摩擦力傳遞機(jī)床動(dòng)力，加工中銑刀極易產(chǎn)生打轉(zhuǎn)現(xiàn)象，影響了刷盒、刷座定位齒的表面粗糙度。

3. 解決措施

機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷盒、刷座三角形定位齒新型銑齒刀的設(shè)計(jì)改進(jìn)：由于傳統(tǒng)的直齒型直槽銑刀存在上述不足，為保證機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷盒、刷座定位齒的加工質(zhì)量，提高銑刀的耐用度，降低制造成本，提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)進(jìn)度，設(shè)計(jì)制作新型三角形齒銑齒刀。

新型三角形齒銑齒刀如圖4所示。銑刀沿圓柱面均勻分布若干排切削齒，齒形角與工件相同，齒距是工件齒距的兩倍，任意相鄰兩排錯(cuò)齒距與工件齒距相等。切削齒形加大，切削齒強(qiáng)度提高，銑齒刀的耐用度提高三倍。齒間容積增大，排屑流暢，保證了刷盒、刷座定位齒的加工質(zhì)量。容屑槽為左旋螺旋槽，與銑齒刀中心線成30°夾角。銑齒刀中部圓柱孔與刀桿相配，鍵槽用于傳遞機(jī)床動(dòng)力，解決了銑削加工中銑刀打轉(zhuǎn)問題，保證了刷盒、刷座定位齒的加工質(zhì)量。

通過使用上述新型三角形齒銑齒刀，對所加工的機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷盒、刷座進(jìn)行檢測，刷盒、刷座定位齒幾何尺寸、定位齒幾何公差、定位齒位置尺寸及表面粗糙度，全部符合產(chǎn)品圖樣要求。新型銑齒刀的耐用度提高三倍，生產(chǎn)效率提高了20%。

4. 結(jié)語

新型三角形齒銑齒刀突破了傳統(tǒng)機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷盒、刷座定位齒銑削模式，從根本上保證了機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)刷盒、刷座定位齒的銑削加工質(zhì)量，使電動(dòng)機(jī)刷盒、刷座定位齒的銑削加工，不再受直齒型直槽銑刀設(shè)計(jì)缺陷的影響，同時(shí)銑刀圓柱孔中帶有軸向鍵槽，解決了銑削加工中銑刀打轉(zhuǎn)現(xiàn)象，保證了刷盒、刷座定位齒的加工質(zhì)量，提高了電動(dòng)機(jī)刷盒、刷座定位齒加工的合格率，提高了生產(chǎn)效率。

圖4 新型三角形齒銑齒刀