机车牵引电动机刷盒和刷座新型铣齿刀的设计

■ 中车永济电机有限公司 （山西永济 044502） 刘 谆 单国庆 刘维陆

■ 西安嘉思特知识产权代理事务所 （陕西西安 710016） 单 瑚

刷盒、刷座是机车牵引电动机中的关键配件，其质量好坏直接影响牵引电动机的整体性能。而三角形定位齿的加工，是整个刷盒、刷座加工中的关键工序，刷盒、刷座三角形定位齿的加工质量通过铣削工序来保证。电动机组装后定位齿直接影响着刷盒中的碳刷与换向器之间的位置关系，对牵引电动机的换向性能有重要影响。

1. 存在的问题

机车牵引电动机刷盒结构如图1所示，刷盒定位齿形角60°，齿距2mm，齿高1.408mm，位置尺寸（26±0.1）mm。齿面表面粗糙度值Ra=3.2μm，齿形对B面的平行度为0.1mm，对方孔中心线的平行度为0.2mm。

机车牵引电动机刷座结构如图2所示，刷座定位齿形角60°，齿距2mm，齿高1.408mm。齿面表面粗糙度值Ra=3.2μm，定位齿对装配孔中心线A的平行度为0.05mm，位置尺寸（32±0.1）mm。

铣削加工后，机车牵引电动机刷盒、刷座定位齿几何尺寸、齿形与基准面的位置度公差和定位齿的位置尺寸超差，齿面的表面粗糙度达不到图样要求。根据生产现场的统计，其中因定位齿几何尺寸、位置度公差、位置尺寸及齿面表面粗糙度超差造成的废品率高达3.5%，一次交检合格率仅为85%左右。

图1 机车牵引电动机刷盒结构示意

图2 机车牵引电动机刷座结构示意

2. 原因分析

图3 直齿型直槽铣刀

机车牵引电动机刷盒、刷座定位齿加工所用传统的直齿型直槽铣刀如图3所示，铣刀沿圆柱面均匀分布若干排切削齿，齿形角、齿距与工件相同。铣刀前、后切削齿在同一截面内，容屑槽为直槽，与铣刀的中心线平行，切削齿在一条直线上。铣刀中部圆柱孔与铣床刀杆相配，两端夹紧后靠摩擦力传递机床动力。

从图3可知，传统的直齿型直槽铣刀前、后切削齿在同一截面内，且容屑槽与铣刀的中心线平行。由于铣刀切削齿形小，强度低，切削齿容易损坏。齿间容积小，极易形成积屑瘤，严重影响刷盒、刷座定位齿的加工尺寸及齿形、基准面的位置度及定位齿的位置尺寸公差。直齿型直槽铣刀容屑槽为直槽，切削齿在一条直线上，加工时切削力大，容易产生振刀，无法保证刷盒、刷座定位齿的表面粗糙度。同时，直齿型直槽铣刀靠摩擦力传递机床动力，加工中铣刀极易产生打转现象，影响了刷盒、刷座定位齿的表面粗糙度。

3. 解决措施

机车牵引电动机刷盒、刷座三角形定位齿新型铣齿刀的设计改进：由于传统的直齿型直槽铣刀存在上述不足，为保证机车牵引电动机刷盒、刷座定位齿的加工质量，提高铣刀的耐用度，降低制造成本，提高生产效率，保证生产进度，设计制作新型三角形齿铣齿刀。

新型三角形齿铣齿刀如图4所示。铣刀沿圆柱面均匀分布若干排切削齿，齿形角与工件相同，齿距是工件齿距的两倍，任意相邻两排错齿距与工件齿距相等。切削齿形加大，切削齿强度提高，铣齿刀的耐用度提高三倍。齿间容积增大，排屑流畅，保证了刷盒、刷座定位齿的加工质量。容屑槽为左旋螺旋槽，与铣齿刀中心线成30°夹角。铣齿刀中部圆柱孔与刀杆相配，键槽用于传递机床动力，解决了铣削加工中铣刀打转问题，保证了刷盒、刷座定位齿的加工质量。

通过使用上述新型三角形齿铣齿刀，对所加工的机车牵引电动机刷盒、刷座进行检测，刷盒、刷座定位齿几何尺寸、定位齿几何公差、定位齿位置尺寸及表面粗糙度，全部符合产品图样要求。新型铣齿刀的耐用度提高三倍，生产效率提高了20%。

4. 结语

新型三角形齿铣齿刀突破了传统机车牵引电动机刷盒、刷座定位齿铣削模式，从根本上保证了机车牵引电动机刷盒、刷座定位齿的铣削加工质量，使电动机刷盒、刷座定位齿的铣削加工，不再受直齿型直槽铣刀设计缺陷的影响，同时铣刀圆柱孔中带有轴向键槽，解决了铣削加工中铣刀打转现象，保证了刷盒、刷座定位齿的加工质量，提高了电动机刷盒、刷座定位齿加工的合格率，提高了生产效率。

图4 新型三角形齿铣齿刀