汽輪機再熱主汽調節閥主閥座孔以車(chē)代鏜工藝研究

　　600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥主閥座孔的加工一般以精鏜加工為主，但是受鏜床主軸的限制，加工質(zhì)量一直不理想。文中以大型立車(chē)車(chē)削加工代替精鏜加工，并介紹了此類(lèi)主汽閥閥座孔的加工過(guò)程。

1、問(wèn)題的提出

　　600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥的閥殼結構如圖1所示，主閥的閥座孔位于閥體的中間部位，距進(jìn)汽口端面約1500mm，閥座孔長(cháng)度120mm，加工時(shí)機床主軸需要伸出1700mm，對于大多數大型鏜床來(lái)說(shuō)已是極限位置。

　　受主軸撓度影響，加工部位的表面質(zhì)量較差，直線(xiàn)度、圓度、尺寸誤差都比較大，質(zhì)量無(wú)法保證，而且新式機組的閥座孔帶有配合型線(xiàn)，需要使用偏心盤(pán)采用數控差補進(jìn)行加工，但數控鏜床安裝偏心盤(pán)后，主軸或是接長(cháng)刀桿無(wú)法達到1000mm以上的加工長(cháng)度，因此目前的數控鏜床已經(jīng)無(wú)能力加工帶有配合型線(xiàn)閥殼的閥座孔。經(jīng)研究決定使用大型數控立車(chē)代替鏜床加工此類(lèi)閥座。

圖1 再熱主汽調節閥主汽閥結構

2、設備選用

　　采用數控立車(chē)加工600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥的主閥座孔，需要設計專(zhuān)用的裝夾工裝，裝夾工裝與閥殼形成一個(gè)整體，其回轉直徑約為4500mm，立車(chē)的通過(guò)直徑需要大于5000mm。立車(chē)所加工的最大工件高度大于3500mm、內孔最小加工直徑小于350mm，主軸伸出長(cháng)度大于1800mm。本文以齊齊哈爾第一機床廠(chǎng)有限公司生產(chǎn)的CK5263為例進(jìn)行討論。CK5263通過(guò)直徑為6300mm，工件最大高度4000mm，主軸伸出長(cháng)度大于2000mm，加工工件內孔最小直徑430mm，最大承受重量100t，符合600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥的主汽閥閥座孔的加工要求。

3、裝夾方式

　　600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥的閥殼屬于不規則形狀，在鏜床上加工時(shí)便于裝夾找正，但是加工質(zhì)量無(wú)法保證，在立車(chē)上加工則需要將閥殼垂直放置，可以保證加工質(zhì)量，但是存在裝夾難題。我們首先設計制造一V型墊鐵，用于600MW機組再熱主汽調節閥的閥殼的固定;300MW機組每個(gè)再熱主汽閥只有一個(gè)調節閥，可直接垂直安放與機床花盤(pán)上，省去V型墊鐵。然后依據閥殼的外部形狀，設計一彎板用于輔助支撐及裝夾，彎板使用螺栓固定在閥殼上，這樣使閥殼與工裝間形成較為穩固的結構，再通過(guò)焊接輔助壓板搭子，閥殼可以完全平穩地固定在立車(chē)花盤(pán)上，總體裝夾方案見(jiàn)圖2。因增加了彎板，整體結構的重心偏移，需要對其進(jìn)行配重，以保證車(chē)削過(guò)程中的穩定性，圖2中的兩個(gè)墊塊既起到支撐作用，也起到配重的作用。

圖2 立車(chē)裝夾示意圖

4、加工過(guò)程

　　4.1、找正基準確定

　　600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥的主閥座孔從圖紙要求上看，其與軸孔間存在一定的位置要求，因此在上立車(chē)車(chē)削前需要由數控銑床和鉆床將軸孔、閥蓋孔以及對應螺孔加工準，而后在主蒸汽進(jìn)口鏜一找正圓及找正平面，在立車(chē)車(chē)削時(shí)按照主蒸汽進(jìn)口的找正圓、找正平面找正即可保證圖紙的要求。

　　4.2、切削參數確定

　　閥座孔的內孔直徑較小，立車(chē)加工時(shí)線(xiàn)速度較低，加工的表面質(zhì)量需要進(jìn)行理論計算，選用合適的刀具及切削參數對于產(chǎn)品的最終質(zhì)量有著(zhù)重要的影響。

　　CK5263花盤(pán)最高轉速可達50r/min，但是在加工形體復雜的汽缸類(lèi)零件時(shí)，其轉速最好時(shí)只能達到最高轉速的60%，即30r/min。刀尖角半徑r與進(jìn)給量f、表面粗糙度Ra的理論值存在一定關(guān)系，我們選擇進(jìn)給量時(shí)一般不應超過(guò)此值。600MW主閥調節閥主汽閥閥座孔圖紙要求表面粗糙度為Ra1.6。根據理論計算公式：

　　h=r-(r2-(0.5×f)2)0.5 (1)

　　Ra=(0.25～0.33)h (2)

　　得到：fmax=(Ra×r/50)0.5，選取r=1mm。

　　fmax=(1.6×1/50)0.5=0.17mm/r

　　選擇f=0.20mm/r，ap=(3～4)f≈0.5mm。依據所加工部位的結構選用93°硬質(zhì)合金刀具，主偏角大于90°因此：

　　h=1000×(f2/8×r) (3)

　　式中，f-每轉進(jìn)給量，mm/r;r-刀具刀尖角，mm。

　　Ra=(0.25~0.33)×H=(250~330)×(f2/8×r)

　　=(250~330)×(0.202/8×1)=(1.25~1.65)

　　滿(mǎn)足加工要求，因此切削參數確定為：f=0.20mm/r，ap=(3～4)f≈0.5mm，轉速最大r=30r/min。

　　4.3、裝夾及加工過(guò)程

　　首先在花盤(pán)上安放V型墊鐵以及彎板，工件翻轉為垂直狀態(tài)，將工件平穩安放于V型墊鐵上，調整彎板位置，使彎板與閥殼閥蓋孔部位對正(該部位也作為加工時(shí)的觀(guān)察孔之用)，使用3~5個(gè)螺栓將彎板固定于閥殼上，安裝墊塊進(jìn)行輔助支撐及配重，調整閥殼位置，安裝壓板，初步固定，使用百分表檢查閥殼找正孔與找正面，找正后緊固壓板，將閥殼固定好，開(kāi)始加工，首先加工主蒸汽進(jìn)口，而后留量0.50mm加工閥座孔平面、內孔及型線(xiàn)部位，最后精加工閥座孔各尺寸。

5、結語(yǔ)

　　采用本文的加工方法，實(shí)現了哈汽公司的600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥主閥座孔以車(chē)代鏜加工方法的轉變，不僅提高了加工質(zhì)量，而且加工效率提高了近2倍，為類(lèi)似產(chǎn)品的加工提供了參考。