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1、1烟气轮机动叶片磨削烧伤的解决方案烟气轮机动叶片磨削烧伤的解决方案焦多荣焦多荣 熊永超熊永超 （中国石油兰州石油化工公司 甘肃 730060）摘摘 要：要： 通过对加工程序的进给量、砂轮的修正量、冷却喷嘴的位置及喷嘴口尺寸的调节，解决了烟气轮机动叶片榫齿表面烧伤问题，其可行性在加工实践中的到了证明。关键词：关键词：动叶片榫齿 表面烧伤 进给量 砂轮修正量 冷却喷嘴 Abstract: Adjusting both the forwarding value of the procedure and correcting value of the grinding wheel as well as
2、 the position and dimension of the cooling nozzle, anchoring teeth outer burning of the dynamic blade on the gas expander can be perfectly solved. Practice proves its effectiveness.Key word: Anchoring teeth of the dynamic; Outer burning; Forward value; Corrected value of the grinding wheel; Cooling
3、nozzle烟气轮机是一种能量回收设备，广泛用于石油炼厂催化裂化装置，其主要作用是以催化剂再生烧焦过程中产生的高温烟气为介质，通过烟气轮机对外做功，用于发电或驱动催化裂化装置的主风机，达到回收能量和降低装置能耗的目的。它属于高速回转设备，其主要有转子部分、壳体、底座、轴承箱体等部件组成。烟气轮机动叶片长期处于高温（700左右）工作状态，通过烟道的烟气由N2、O2、CO2、H2、SO2和 SO3等成分组成，并含有 AL2O3、SiO2等硬质粒子，工作环境较为苛刻。因此对动叶片加工提出了更高的要求，它质量的好坏直接影响烟气轮机能否正常运转。前言前言 磨削烧伤是指磨削瞬间温度过高，而且集中在工件表面
4、层的局部部位，造成了工件表面金相组织的局部变化。这种烧伤现象将会引起工件表面层机械性能下降，主要降低工件的硬度和耐磨性。磨削烧伤主要分为两大类：第一类是指工件的磨削温度尚未达到工件材料的临界温度，仅仅是工件表面产生回火现象，这是工件表面层金相组织出现回火层；第二类是指工件磨削温度超过了工件材料的磨削温度，在通过磨削区时，由于急速冷却而产生的二次淬火现象，此时工件表面层金相组织由回火层和二次淬火形成的索氏体、奥氏体组成。本文所讲的烧伤属于第二类。1.1. 存在问题存在问题在数控缓进机床对动叶片榫齿的磨削过程中，砂轮与榫头接触时，将会产生大量的磨削2热，大量的磨削热将会软化工件的表面，使其塑性增强
5、，有利于磨削的形成，但对被磨工件的表面也有不利的影响。主要表现在对被磨工件的表面产生不同程度的烧伤，造成了动叶片的榫齿不能达到工艺要求。2.2. 机床的磨削原理及工作过程机床的磨削原理及工作过程在数控缓进强力磨床对动叶片榫齿的磨削前，首先是通过金刚石滚轮把砂轮修成动叶片榫齿的形状，然后经过修正好的砂轮与动叶片榫头摩擦，磨削出所需动叶片榫齿的形状。如图1、图 2 是金刚石滚轮与修正成形的砂轮图。图 1 金刚石滚轮图图 2 修正成形的砂轮图下面简单介绍一下烟气轮机动叶片榫齿在数控缓进强力磨床上的加工过程，如下图 3 所示：3图 3 榫齿加工过程简图将铣床上铣完榫头端面、斜面、分缘板和顶部的动叶片（
6、浇铸在方箱里面） ，夹在工装上。在夹紧工件以后调用磨削程序，该程序的运行过程是：(1) 给主轴一定的转速,使其高速旋转(2) 使 X 轴方向移动到 R15(工件磨削的初始位置)(3) 使 Y 轴方向到达磨削区域，这时砂轮与榫头接触(4)使 X 轴方向由 R15 缓慢运行到 R16(工件磨削的结束位置)上述步骤完成后第一刀磨削结束,然后重复(2)、(3)、(4)步骤进行 5 刀磨削，当 X 轴运行到R17（安全区，即就是工件卸载区）时，榫齿的第一个面磨削成型，然后将工件翻面，重复以上步骤进行第二个面的磨削。3.3.问题分析及解决方案问题分析及解决方案3.13.1 问题分析问题分析针对这种磨削烧伤
7、问题，根据数控缓进强力磨床的工作过程进行分析，找出了修正量的4多少、冷却液的选择、机床刀具（砂轮）的选择、程序进给量的多少、冷却喷嘴的位置及尺寸、动叶片所选用材料等是影响动叶片榫齿烧伤的关键性因素。影响动叶片烧伤的原因主观因素客观因素动叶片材料的处理程序进给量的多少修正量的多少冷却喷嘴的位置及尺寸砂轮的选择冷却液的选择机床内在的原因精度不高3.23.2 解决方案解决方案3.2.1 增大砂轮的修正量：一方面从加工动叶片榫齿的成本考虑，如果砂轮的修正量过大，既减少了一块砂轮加工榫齿的数量，又增加了工人的劳动强度；另一方面从动叶片榫齿的光洁度方面考虑，如果砂轮的修正量过小，使得砂轮的锋利度达不到加工
8、动叶片榫齿的要求，将会造成榫齿不同程度烧伤，使得动叶片榫齿的光洁度不能达到工艺要求。从理论上没有办法计算出准确的修正量，所以只能采用在实际加工过程中通过增大砂轮修正量的方法去慢慢试验，逐步找出一个比较合适的数值，通过这种方法得出 0.12mm 作为砂轮的修正量是比较合适的。3.2.2 对加工程序的进给量进行重新分配：合适的进给量是机床稳定工作的关键要素。如果程序进给量过大，不但使机床长时间在高功率下工作，缩短了机床的使用寿命，而且使加工出的榫齿出现烧黑现象，影响产品合格率，对工厂的经济效益带来一定损失；如果程序的进给量过小，将会延长单件动叶片榫齿的加工时间，导致工作效率降低。因此，对程序的进给
9、量进行重新分配。5采用找出合适修正量的使用方法，得出改进后程序（略）3.2.3 加大冷却喷嘴尺寸的宽度：原机床配备的冷却喷嘴的宽度不一定适合加工工件的要求，我厂数控缓进强力磨床冷却喷嘴的原来宽度只有 40mm，在砂轮与榫头摩擦时产生磨削热，会造成榫头温度过高，使其不能及时得到充分冷却，因此为了使榫头得到充分冷却，考虑实际情况，把喷嘴的宽度加大到60mm.3.2.4 在程序末端加上光刀程序：为了使加工出的动叶片榫齿的光洁度更高，在程序末端加上光刀程序进行光刀。实践证明，通过实施以上方案，解决了动叶片榫齿表面烧伤的问题，而且效果非常明显。图 4、图 5 是改进前后磨削的榫齿表面光洁度效果对比图。
10、图 4 改进前磨削的榫齿图 3 改进后磨削的榫齿4.4.总结总结6通过对增大砂轮的修正量、程序的进给量进行重新分配、加大冷却喷嘴尺寸的宽度、在程序末端加上光刀程序四个方案的实施，明显改善了榫齿表面光洁度不高的缺陷，使其达到工艺要求。下一步打算从动叶片的材料的处理过程、冷却液的选择以及砂轮的选择着手分析，更进一步改善动叶片榫齿的光洁度。参考文献参考文献1工具缺陷金相图集 机械工业出版社 1992 年2金属学与热处理 机械工业出版社 哈尔滨工业出版社 崔钟圻 1998 年3工具和结构间的热处理缺陷及预防方法 国防工业出版社 1986 年4 SIEMENS SINUMRIK840D/810D/FM/NC 编程指南 西门子(中国)有限公司 2005 年5 SIEMENS SINUMRIK840D/810D/FM/NC 操作指南 西门子(中国)有限公司 2005 年6 SIEMENS SINUMRIK840D/810D/FM/NC 诊断指南 西门子(中国)有限公司 2005 年作者简介作者简介 焦多荣，汉族，甘肃武威人，助理工程师。2004 年 7 月毕业于辽宁石油化工大学自动化专业，毕业后一直在中国石油兰州石油化工公司机械厂工作。联系电话：13639361084身份证号：622322197802062216
