大型水轮发电机螺旋槽式集电环加工工艺方法

摘要

本发明公开了一种大型水轮发电机螺旋槽式集电环加工工艺方法，该工艺方法充分利用设备的加工能力，使两集电环在一次组合后即完成内外圆、端面和绝缘螺杆定位孔加工。本发明加工后集电环上绝缘螺杆孔位置度小于0.05mm,两集电环外圆同轴度小于0.05mm,且加工工期比传统加工工期大大缩短。此工艺方法可以应用于400MW以上大型立式水轮发电机螺旋槽式集电环加工，可减少多次找正误差几率，有效降低制造成本，提高集电环的加工质量，应用效果良好，有利于保证机组运行质量。

说明书

技术领域

本发明公开了一种大型水轮发电机螺旋槽式集电环加工的工艺 方法。

背景技术

水轮发电机设置集电环是以便将励磁电流从静止的电刷传到旋 转的转子线圈上。大型水轮发电机集电环装配由集电环、集电环支架、 绝缘垫圈、绝缘螺杆及绝缘垫块等多个部件组成，作为绝缘螺杆与集 电环支架的连接部件，集电环外圆圆度及轴向上各孔的位置必须要满 足图纸要求，从而保证集电环与电刷之间具有良好的机械接触与电接 触，否则会使电刷和集电环之间产生磨损，严重时影响机组的正常运 行。集电环属于环形部件，在制造过程中需要多次调整设备、找正， 加工过程中易出现外圆螺旋槽尺寸及倒角超差，及上下集电环螺杆孔 位置度超差，为此，需要一种减少转序且提高制造质量的工艺方法。

发明内容

本发明公开了一种大型水轮发电机螺旋槽式集电环加工工艺。提 出了一种独特的组合集电环制造工艺方法，实现了一次组合两集电环 的制造加工，缩短了生产周期和提高了集电环制造质量和精度。

本发明的技术方案为：

a.按照锻件图纸下料尺寸备料：按照图纸下料尺寸采购锻钢；

b.在机床平台上放置四个等高垫筒，采用少量车削及砂轮磨削 的方式加工等高垫筒端面水平；

c.将集电环锻件放置到等高垫筒上，采用机床卡盘卡爪夹紧固 定；

d.对单件集电环锻件进行粗车和精车：加工部位是：上平面、内 外圆、下平面，上下平面加工至图纸要求，内外圆预留余量；

e.在机床平台上叠摞组合两集电环，用卡尺粗校对上集电环、下 集电环外圆表面对齐，利用百分表精校对上集电环、下集电环外圆表 面对齐，调整两集电环同心度不大于0.2mm；

f.上集电环、下集电环找正后，在两集电环对接处周向均布位 置点焊四处；

g.在工作台上放置加工集电环用等高垫筒和千斤顶，将上集电 环、下集电环放置到等高垫筒上调平，等高垫筒的位置应与绝缘螺孔 加工位置错开均布，并采用四个小千斤顶、压紧螺杆及压板组合压紧 在上集电环、下集电环上平面；

h.采用数控设备加工集电环上孔，包括：钻、铰集电环上绝缘螺 杆定位孔及两端朝外侧沉孔、沉孔端部倒角、上段集电环起吊螺纹孔；

i.采用四个长定位销对上集电环、下集电环进行定位，定位销直 径与集电环上绝缘螺杆定位孔尺寸为间隙配合，定位销长度要高于上 集电环、下集电环总高，且定位销位置为均布装配；

j.上集电环、下集电环水平及圆度找正后，精车两集电环内外 圆至图纸尺寸；

k.铣上集电环、下集电环内圆上两处引线槽位置；

l.取出长定位销，拆开上集电环、下集电环，依次加工上集电 环、下集电环另一端的沉孔、倒角、起吊螺纹孔、内圆引线把合孔；

m.在数控车床旋转工作台上放置等高垫筒，装压紧螺杆和压板， 集电环放置在等高垫筒上，利用压紧螺杆和压板压紧集电环上端面， 车集电环外圆螺旋槽及倒角，上述工艺即为螺旋槽式集电环的各部加 工工艺。

技术效果

本发明通过完成上述工艺内容，保证了螺旋槽式集电环的各部位 加工。本发明与传统大型集电环厂内制造工艺明显的区别是，采用组 合集电环加工工艺方法比单件加工集电环更能有效保证上集电环、下 集电环外圆同轴度要求，通过此工艺方法及压紧、定位工具满足两集 电环组合后同时精车，同时钻、铰绝缘螺杆孔的要求，不用单独加工 找正基准，本工艺发明减少了转序过程，利用两集电环组合和装拆工 艺，保证了各集电环绝缘螺杆位置度及螺旋槽尺寸，因此不用担心集 电环装配后两集电环外圆圆度不好的问题，简化了工艺、工序。

本发明成功应用于水轮发电机机组集电环加工，加工后集电环上 绝缘螺杆孔位置度小于0.05mm,两集电环外圆同轴度小于0.05mm,且 加工工期比传统加工工期大大缩短。此工艺方法可以应用于400MW以 上大型立式水轮发电机螺旋槽式集电环加工，可减少多次找正误差几 率，有效降低制造成本，提高集电环的加工质量，应用效果良好，有 利于保证机组运行质量。

附图说明

图1是螺旋槽式集电环结构的俯视图

图2是螺旋槽式集电环结构的剖视图

图3是螺旋槽式集电环组合加工外圆工艺方法示意图

图4是螺旋槽式集电环组合加工内圆、绝缘螺杆孔及引线槽 工艺方法示意图

●具体实施方式

一种大型水轮发电机螺旋槽式集电环加工工艺方法，该工艺方 法包括如下步骤：

a.按照锻件图纸下料尺寸备料：按照图纸下料尺寸采购锻钢。

b.在机床平台上放置四个等高垫筒6，采用少量车削及砂轮磨 削的方式加工等高垫筒6端面水平，见图3。

c.将集电环锻件放置到等高垫筒上6，采用机床卡盘卡爪夹紧固 定，见图3。

d.如图1所示，对单件集电环锻件进行粗车和精车：加工部位是： 上平面A、内外圆ΦD1、ΦD2，下平面D，上下平面A、D加工至图纸 要求，内外圆ΦD1、ΦD2预留余量，见图2。

e.在机床平台上叠摞组合两集电环1、2，用卡尺粗校对上集电 环1、下集电环2外圆表面对齐，利用百分表精校对上集电环1、下 集电环2外圆表面ΦD1对齐，调整两集电环同心度不大于0.2mm，见 图3。

f.上集电环1、下集电环2找正后，在两集电环1、2外圆ΦD1 对接处周向均布位置点焊四处，见图3。

g.在工作台上放置加工集电环用等高垫筒6和千斤顶7，将上集 电环1、下集电环2放置到等高垫筒6上调平，等高垫筒6的位置应 与绝缘螺孔加工位置Φ3错开均布，并采用四个小千斤顶7、压紧螺 杆4及压板3组合压紧在上集电环1、下集电环2上平面，见图4。

h.采用数控设备加工集电环上ΦD3位置孔，包括：钻、铰集电 环上绝缘螺杆定位孔及两端朝外侧沉孔，沉孔端部倒角，上段集电环 起吊螺纹孔，见图4。

i.采用四个长定位销5对上集电环1、下集电环2进行定位，定 位销5直径与集电环上绝缘螺杆定位孔尺寸为间隙配合，定位销5长 度要高于上集电环1、下集电环2总高，且定位销5位置为均布装配， 见图4。

j.上集电环1、下集电环2水平及圆度找正后，精车两集电环内 外圆ΦD1、ΦD2至图纸尺寸，见图3、图4。

k.铣上集电环1、下集电环2内圆ΦD2上引线槽位置C，见图4。

l.取出长定位销5，拆开上集电环1、下集电环2，依次加工上 集电环1、下集电环2另一端的沉孔及倒角，起吊螺纹孔，及引线把 合孔。

m.在数控车床旋转工作台上放置等高垫筒6，装压紧螺杆4和压 板3，集电环1或集电环2放置在等高垫筒6上，利用压紧螺杆4和 压板3压紧集电环1或集电环2上端面，分别车集电环1、2外圆Φ D1螺旋槽及倒角，上述工艺即为螺旋槽式集电环的各部加工工艺。

需用装备：

●等高垫筒

●扩孔钻

●铰刀

●装压组件(千斤顶、压板、压紧螺杆)

●长定位销

●安装扳手

●百分表

●数控车床

●数控铣床

本发明提出了一种大型立式水轮发电机螺旋槽式集电环加工工 艺，充分利用加工设备能力，减少占用大设备加工工期及转序过程， 利用集电环组合加工，减少找正误差几率，保证集电环各部加工质量， 确保后续各部件装配质量和装配周期。