具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1-3所示，本发明提供一种汽轮发电机集电环现场车修装置及工艺方法，具体的装置包括刀座底架1、刀具2、刀架3和发电机底座平台4，所述刀座底架1设置于汽轮发电机的底板平台4上且刀座底架1的轴向进给方向相对于转子轴线的平行滑动，所述刀架3设置于所述刀架底座1上，所述刀具2设置于所述刀架3上且通过垫刀板并相对于转子轴心线上下调整。刀座底架1的轴向进给方向与转子轴心线的平行度的调整时，采用在刀座底架1的上平面与刀架3的结合处各铣两个弧形槽，先粗调至适当位置后，旋紧小刀架的螺栓，然后将百分表固定于刀架3上，使表头指向光滑的转子轴面或集电环表面，移动刀座底架1的底部设置的小滑板在发电机底座平台4上做轴向移动，根据百分表示值调整到合适位置后，再加以紧固螺栓；刀具2与转子轴心线高低的调整时采用垫刀板垫在刀具底面不同位置进而加以调整。

具体的车修时切削运动的实现分为轴向进给的实现和径向进给的实现两个方面。轴向进给是通过双手均匀旋转刀架3本身的小拖板手柄来实现。径向进给的控制可以通过螺距为1mm的细牙螺纹传动来实现，具体方法为将螺母夹于刀架3上，螺杆顶于刀具2的后面，旋转螺杆，利用螺杆与螺母的旋转从而实现螺杆每旋转一周就能向前顶动刀具1毫米，为精确控制可将杠杆百分表顶于刀具后面，根据百分表的示值进行旋转进给和调整。

所述刀座底架1选用普通碳素钢，如Q235钢板。所述刀座底架1在使用时，首先将Q235钢板焊接成箱体，将中间部分挖空以减轻重量，并将两侧立板的前脚加长以增加刀座底架1的稳定性，然后将集电环与发电机底板平台之间的附属部件以及杂物清除，在刀座底架1的底板适当位置钻孔，以便利用发电机底板平台4一侧的螺孔和螺栓进行定位和固定，其余部位点焊于机组平台上，使刀座底架1既轻便又牢固可靠。

在上述实施例中，集电环的材料为35SiMn，使其在刷握的压力和碳棒的摩擦下，能够迅速在表面形成耐磨的硬化层，同时集电环表面有利于散热的方牙螺纹，使其车修时的切削过程为断续切削。所述刀具2包括刀头21和刀杆22，根据以上的集电环特点,所述刀头21选用其具有硬度高、耐磨损、抗冲击、热硬性高的材料，优选的所述刀头21为M类合金，其具有较好的抗弯强度、冲击韧度以及良好的耐热性和耐磨性，进一步的刀头21可以采用M类硬质合金中的Yw1、Yw2用作刀头材料。由于刀头21角度的选择需要从刀具的锋利性、耐冲击性和排屑性以及加工后的表面粗糙度几个方面加以考虑。因此，所述刀头21的前角为6°～8°，后角为10°～12°，刀尖角为140°，其特点是刀尖锋利耐冲击、排屑流畅、断屑良好、加工后表面质量高，同时考虑现场刃磨困难，可将刀头21刃磨成双过渡刃、双修光刃和双断屑槽；所述刀杆22采用截面积为32×20的矩形刀杆，所述刀杆材料采用45号钢。

在上述实施例中，为了加强刀杆22的刚性，避免加工时刀头在外力下引起扎刀，就要使刀架底座尽量接近集电环，缩短刀杆伸出长度。既刀杆22伸出长度越短，刀头21的刚性就越好，不会引起扎刀并且车修后的表面粗糙度也好。在实际使用时，由于发电机转子上的相关部件较多，刀架底座1不能较近的接近集电环，根据现场实测车修发电机集电环时，刀具2需伸出50～60毫米。

在上述实施例中，切削参数的选择分为切削速度的选择，进给量的选择，切削深度的选择。主运动的旋转只能依靠汽轮机转子带动发电机转子旋转来实现，而汽轮机只有两种转速，正常开机时的3000r/min和盘车时的40r/min，对应的切削速度分别为4239m/min和56.52m/min。由于正常开机时切削速度太大不适合切削加工，盘车时切削速度刀具可以接受，所以只能选择盘车时的转速所对应的切削速度。进给量上选择0.5mm/r～1.2mm/r同时由于轴向进给是利用转动小刀架的手柄来实现的，不容易控制走刀量，所以转动刀架时以较慢的、均匀一致的旋转速度，保证刀具移动的均匀性、一致性。切削深度一般根据集电环磨损的情况来选择，单次的切削深度控制在0.5毫米，进而能够将集电环表面磨损处车修平整。

车修后先用锉刀将集电环表面的方牙螺旋槽边侧的毛刺锉平，然后将汽轮机机组转速开至正常开机时的3000r/min，用零号砂布包在扁锉上研磨集电环表面，最后用抛光砂纸抛光，将集电环表面抛光至图纸标准所要求的表面粗糙度。

在上述实施例中，刀具伸出长度的安全阈值计算：设切向切削力F＝200N，刀杆直径D＝20mm，外伸长度L＝60mm。刀杆材料(45号钢)的弹性模量E＝210GPa。刀杆可转化为悬臂梁的挠度计算。列弯矩方程，取坐标系xAy如图2所示，梁的弯矩方程为

M(x)＝-F(l-x)＝F(x-l)(1)

挠曲线近似微分方程为

EI_zv″＝M(x)＝F(x-l)(2)

积分得

固定端处边界条件v|_x＝0＝0代入(3)式，得C＝0，D＝0，将C＝0，D＝0代入(3)式得梁的挠曲线方程为

求B截面得挠度，将x＝l代入得

将F＝200N、E＝210Gpa、D＝20mm、l＝60mm、IZ＝7850mm4代入得v＝-0.0085mm≈-0.01mm。计算结果表明，当刀具伸出60mm、切削刃处受到200N向下的切削力时，刀杆要向下弯曲变形0.01mm，在实际切削加工中不会因此而造成扎刀从而影响表面质量。并且在实际加工中还可以通过调整切削深度和进给量来解决扎刀得问题。

本工艺经现场实际使用，完全能够满足设计图纸中对集电环的形位公差和表面粗糙度要求。经现场实测，车修后能够达到：表面粗糙度Ra0.8、平行度0.02、圆柱度0.02。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。