600MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸銑加工工藝優(yōu)化

600MW steam turbine generator shaft milling process optimization

Abstract: Along with the domestic thermal power market for single capacity gradually to the large-scale development,600MW steam turbine generator has become the first domestic power plant unit, at the same time can processing of large steam turbine generator shaft also has become a domestic manufacturers processing capacity of mark. Through the introduction 600MW steam turbine generator shaft milling order processing, and some of the processing difficulty and key size guarantee measures to make the description, focuses on the instructions referrals tank dividing guarantee, referral tank and dove tail groove concentricity guarantee, and the original technology improve suitably, crescent groove machining the matters needing attention, shaft conductive screw hole milling processing methods and guarantee measures, so as to improve the production efficiency and guarantee the quality of production.

Key words: 600MW steam turbine engine shaft; shaft processing; milling processing; process

0 概述

近年來(lái)，我國(guó)對(duì)火電單機(jī)容量呈現(xiàn)大容量趨勢(shì)，為滿(mǎn)足這樣的市場(chǎng)需求，600MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸逐漸成為主打產(chǎn)品。在這里以600MW汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)軸為例說(shuō)明大型汽發(fā)轉(zhuǎn)軸銑序加工的工藝方法和在生產(chǎn)中所運(yùn)用改進(jìn)行措施。

1 加工難點(diǎn)分析和解決方法

從圖1可以看出600MW轉(zhuǎn)軸是在本體上加工出設(shè)計(jì)所要求的下線槽和阻尼槽，考慮到轉(zhuǎn)軸工作轉(zhuǎn)速是3000rev/min，轉(zhuǎn)軸各個(gè)槽位置分度是否均勻、各個(gè)槽的尺寸和粗糙度對(duì)轉(zhuǎn)軸的工作狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生很大影響。

圖1   600MW轉(zhuǎn)軸本體下線槽

1.1 下線槽分度保證方法

轉(zhuǎn)軸下線槽分度是非常重要的一步，槽的分度尺寸是保證轉(zhuǎn)軸加工質(zhì)量關(guān)鍵，如果加工后轉(zhuǎn)軸下線槽尺寸偏差較大，則會(huì)造成轉(zhuǎn)軸在動(dòng)平衡時(shí)因兩邊重量不一致而產(chǎn)生平衡困難，從而影響轉(zhuǎn)子工作狀態(tài)。

從圖1中可看出轉(zhuǎn)軸的下線槽是180º對(duì)稱(chēng)分布，為保證轉(zhuǎn)軸的加工質(zhì)量所以在加工第一根下線槽找正對(duì)準(zhǔn)下線槽中心后，把平尺和等高尺放置在刀盤(pán)對(duì)邊，以后每次轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸加工另一根下線槽前必須檢查等高尺的指示位置與劃線位置是否相近，如果誤差在0.5mm以?xún)?nèi)則可利用加工余量在精加工來(lái)消除誤差。當(dāng)粗銑下線槽后要對(duì)所有齒厚尺寸測(cè)量并記錄，并對(duì)尺寸分析，確認(rèn)轉(zhuǎn)軸分度正確，以此保證精銑時(shí)尺寸達(dá)到圖紙要求，這樣可大減少轉(zhuǎn)軸粗銑時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)找正時(shí)間。

1.2 下線槽與鴿尾槽同心度保證方法

600MW轉(zhuǎn)軸下線槽與鴿尾槽同心度控制在0.05mm以?xún)?nèi)，這可以滿(mǎn)足轉(zhuǎn)軸在裝配時(shí)外觀質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以往的加工經(jīng)驗(yàn)是要求精銑完所有的下線槽后，再精銑鴿尾槽，由于機(jī)床分度誤差，容易導(dǎo)致鴿尾槽和下線槽同心度超差，以往是要求下線槽精銑是一把刀一根槽，所以現(xiàn)在就改成精銑完一根下線槽后，把刀具換成鴿尾槽銑，在不轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸條件下粗精銑鴿尾槽，這樣可以很好地保證下線槽與鴿尾槽的同心情況，可大大減少因轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)再找正下線槽所花費(fèi)的時(shí)間。

1.3 本體公差保證方法改進(jìn)

在生產(chǎn)加工實(shí)際情況中，以往的加工經(jīng)驗(yàn)是要求600MW轉(zhuǎn)軸放在機(jī)床上時(shí)，在本體中間需要加本體支撐，在精車(chē)轉(zhuǎn)軸本體時(shí)公差為±0.25mm，但是如果在銑床上找正時(shí)把本體的頂母線和側(cè)母線找正則可以保證在0.15mm以?xún)?nèi)，利用粗銑時(shí)的粗加工余量可以把要求轉(zhuǎn)軸8小時(shí)靜置時(shí)間取消，同時(shí)在半精加工時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)軸再次找正，仍可以滿(mǎn)足轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量要求。

1.4 粗銑加工方法改進(jìn)

粗銑分為兩刀加工，而粗銑單邊有2mm的余量，但是根據(jù)自身多年的實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)、機(jī)床和銑刀盤(pán)的性能，把兩次粗銑改為一次粗銑加工是可以的，這樣可以大大提高加工效率。走刀200mm/min，轉(zhuǎn)速45rev/min，轉(zhuǎn)軸本體長(zhǎng)度6909mm，所需時(shí)間6909/200*32=1105.44分鐘=18.4小時(shí)，加上每次銑完后更換刀片的時(shí)間每根轉(zhuǎn)軸加工可節(jié)省時(shí)間約24小時(shí)

1.5銑月牙槽方法改進(jìn)

銑月牙槽10-12rev/min，走刀8-10mm/min，而在加工實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，如果采用粗精銑兩步加工槽的粗糙度達(dá)不到圖紙要求，所以就改用一刀把月牙槽寬加工到要求，同時(shí)粗糙度也可以滿(mǎn)足。而用10mm寬的刀盤(pán)由于月牙槽是半圓接觸隨著加工深度加深，刀盤(pán)的切削面越長(zhǎng)，加工中易產(chǎn)生跳刀現(xiàn)象，所以就在加工中隨深度加深不斷把走刀減少，在把月牙槽深度加工到尺寸時(shí)停止走刀讓刀盤(pán)在原位置空轉(zhuǎn)2-3轉(zhuǎn)，如此可以消除加工月牙槽的跳刀痕和槽底的刀臺(tái)、提高月牙槽的粗糙度。

2 導(dǎo)電螺孔的螺紋加工

由于轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速是3000rev/min，而轉(zhuǎn)軸導(dǎo)電螺孔的螺紋在工作時(shí)要承受螺母在工作狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的離心力，所以導(dǎo)螺孔的螺紋加工質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量有很大影響，為保證螺紋質(zhì)量加工時(shí)一般采用銑削加工方式。

2.1螺孔螺旋插補(bǔ)銑原理分析

圖2 內(nèi)螺紋銑削示意

普通內(nèi)螺紋牙形角60°，齒高：0.866*P*5/8，中徑齒高：0.866*P*4/8，齒頂高：0.866*P*2/8，齒根高：0.866*P*1/8，P：螺距，螺紋檢測(cè)以中徑和牙形角為準(zhǔn)。在內(nèi)螺紋加工時(shí)，必須嚴(yán)格控制內(nèi)螺紋中徑和牙形角。在實(shí)際加工中，螺紋大徑可用齒根高和刀具直徑計(jì)算控制，螺紋底徑可由底孔直徑保證，牙形角可用刀具牙形角控制，螺紋中徑和刀具中徑在加工過(guò)程中很難檢測(cè)和控制。但通過(guò)刀具直徑、刀尖半徑、齒高三者的關(guān)系計(jì)算，控制螺旋插補(bǔ)銑半徑，可間接控制螺紋中徑，保證加工質(zhì)量。如圖2。

計(jì)算齒高：0.866*P*5/8，插補(bǔ)銑半徑，利用數(shù)控螺旋插補(bǔ)功能，編制數(shù)控加工程序。

XNLW100-1  (銑內(nèi)螺紋) 

     ( R03:螺紋深度, R10:Z軸起點(diǎn), R34:螺紋外徑, R11:底孔, R06:刀具直徑, 

     R05:螺距, R08:齒高, R09:加工齒高R09<=R08，07:刀尖半徑, R15:補(bǔ)值）  

N05 R03=206 R34=115 R05=3 R06=80 R10=200 R07=0.4 R15=0.06

    R08=5*0.866*R05/8  R09=?   R20=2*R08

    R11=R34-R20   

N10 IF R09>R08 GOTOF MARKE2

N15 R25=R05/2 

    R30=(R25+R03)/ R05

N20 R36=TRUNC(R30)

    R31=1 

    R45=2*R07  R46=0.866*R05/8  

    R48=R46-R45  R49=R07+R48

N25 R40=(R11-R06)/2  R41=R40-2 

R42=R09+R49+R15+2  R43=R40+R09+R49+R15 

N30 G90 G54 G17 G0 X0 Y0 Z=R10 

N35 M03 S600 F200

    G00 Z=R25 

N40 G91 G0 X=R41 

    G01 X=R42 

N45 MARKE1:G02 X0 Y0 Z=-R05 I=-R43 J0  

N50 R31=R31+1 

    IF R31<R36 GOTOB MARKE1 

    G01 X=-R43 

N55 G90 G0 X0 Y0 

N60 MARKE2:GO Z=R10

N65 M02 

2.2質(zhì)量保證措施

精銑時(shí)先試銑2扣，用通規(guī)、止規(guī)檢查合格后，再通長(zhǎng)精銑螺孔。精銑后在螺紋的有效長(zhǎng)度范圍內(nèi)須用通規(guī)檢查，防止刀片磨損造成螺孔底部尺寸不合格。如螺孔底部通規(guī)不過(guò)，更換刀片精修一刀。

在銑螺紋時(shí)，刀片在切削過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致刀片因熱量產(chǎn)生變形，使刀片在徑向方向變化，雖然此變化很小，但在精銑螺紋時(shí)這就變得非常關(guān)鍵，在加工過(guò)程中必須使用專(zhuān)用金屬切削液。

2.3切削參數(shù)的選擇

25CrNi3MoV屬于難加工材料，采用K類(lèi)硬質(zhì)合金涂層刀片，為達(dá)到表面粗糙度要求，又具有較高的耐磨性，切削速度V選擇100—120米/分鐘。S=1000V/（п*D），S=400—480轉(zhuǎn)/分鐘，取主軸轉(zhuǎn)速S=460轉(zhuǎn)/分鐘。進(jìn)給速度F=N*S*Fz =6*460*0.2=550 mm/分鐘

3 結(jié)論

通過(guò)以上的加工方案改進(jìn)措施，通過(guò)實(shí)踐證明把轉(zhuǎn)軸銑序時(shí)間由原來(lái)的55天左右可以縮短到現(xiàn)在的35天左右，大大地提高轉(zhuǎn)軸的加工效率，同時(shí)也有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量，為汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)量提高做出了積極的貢獻(xiàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 陸劍中.金屬切削原理與刀具.北京：機(jī)械工業(yè)出版社[M]．1990：46～65

[2] 吳玉祥.機(jī)械加工誤差與控制. 北京∶機(jī)械工業(yè)出版社,1994

[3] 鄧懷德主編.金屬切削機(jī)床.機(jī)械工業(yè)出版社  1987年

[4] 高級(jí)鏜工工藝學(xué).機(jī)械工人技術(shù)理論培訓(xùn)教材  1988年

[5] 金屬切削實(shí)用刀具技術(shù).太原市金屬切削刀具協(xié)會(huì)  1993年

[6] 王衛(wèi)兵.MasterCAM 數(shù)控編程實(shí)用教程.清華大學(xué)出版社  2004