浅谈水轮发电机镜板加工工艺及维护李承承吴顺波（华能澜沧江水电股份有限公司漫湾水电厂 云南省 临沧市675805）摘要：水电站水轮发电机镜板承受整台机组轴向符合且与推力瓦进行摩擦, 因此对平行度、平面度、光洁度要求高而镜板尺寸大，使用平面磨床加工困难 木文对水轮发电机镜板的机械加工工艺进行介绍在立车上通过粗车→精车 →砂带磨削→研磨、抛光的步骤使镜面的平面度、平行度以及表面粗糙度 得到可靠保证；也对镜板在机组检修中的维护进行探讨关键字：镜板加工研磨抛光维护1引言镜板是水轮发电机组推力轴承的关键部件之一，机组运行中它与推力轴承瓦 进行摩擦，并承受整台机组轴向负荷镜板油膜厚度一般只有0.03〜0.07mm, 如果镜面有刮痕、高点、毛刺等缺陷，则可能破坏油膜及推力瓦面，甚至造成烧 瓦事故；而镜面的平面度和表面粗糙度达不到要求，则轴承的承载能力下降，摩 擦损耗增加，因此对镜板的材质、加工精度和表面粗糙度都有较高要求镜板上、 下两平面的平行度对安装时机组摆度的调整和运行稳定性有直接影响因此，镜 板的加工保证水轮发电机正常运行的关键技术图1镜板不意图2镜板加工工艺2.1镜板的技术要求镜板的上平面是通过螺栓孔和销孔与推力头把合的结合面，下平面是镜面（摩擦面），外侧圆柱面上有一至两对装设吊具用的螺孔。
镜板多采用45号锻钢,对材质的要求为:①机械性能和化学成分应符合GB/T 699-1999o②两平面的硬度值应为180〜229HBW,镜面硬度差值不超过30HBW对镜板的机械加工要求有:①镜面平面度0.01mm（凹）；两面平行度0.04mrm ②镜面表面粗糙度值Ra=0.2μm,与推力头结合面表面粗糙度值Ra=0.4μm2.2镜板机械加工工艺分析镜板对上、下两平面是镜板加工的主要表面对平行度、粗糙度、便度等要求 较高，，而镜面（摩擦面）的机械加工要求更是加工中的主要矛盾，因此在拟定 镜板机械加工工艺时，要紧紧抓住主要矛盾，综合考虑以下几方面内容1） 由于镜板是大型零件口对上、下两平面的精度、表面粗糙度等要求都 很高，一般的平面磨床无法加工这样的大型零件在选择主要表面加工方法吋， 综合比较了各种超精加工方法所能达到的效果后，选择采用立式车床对镜板进行 加工镜面的加工步骤为：粗车→半精车、精车→砂带磨削→研磨、 抛光；上平面的加工方法为：粗车→半精车、精车→砂带磨削2） 镜板毛坯锻件加工余量大，切除大量金属后会引起内应力重新分布而 变形，在安排工序时，应将粗车、精车分开进行。
3） 镜面的精加工放在最后进行，这样既不会受到其他表面加工或应力分 布的影响，又能使镜面精加工后及时得到油封处理，防止镜面锈蚀4）镜板两平面硬度的技术要求为180〜229HBW,镜面硬度差不超过30HBW 在上、下两平面粗加工之后，对两平面硬度进行仔细测量，选择缺陷相对较少切 硬度差值较小的平面作为镜面5）上平面的内螺纹加工一般安排在镜板上平面粗车后、精车前进行但 它的加工也不宜放在上平面精车之后进行，以免破坏上平面已有的加工精度销 孔、装吊柄用的螺孔可适当穿插加工综上镜板的机械加工工艺流程为：粗车→超声波探伤→检查两平面便 度，选镜面→划线→钻攻上平面的螺孔→钻攻装吊柄用的螺孔→ 半精车、精车、砂带磨削上平面→与推力头把合→与推力同钻较销孔→ 与推力头分离、去毛刺，镜面半精车、精车、砂带磨削、研磨、抛光镜面→检 查→油封处理2.3镜面的精车为保证镜面的加工精度，作为后续超精加工的基础，精车后的镜面平面度和 两平面平行度就应该达到技术要求，并要求精车表面粗糙度值达Ra=1.6μm 因此对立式车床精度要求很高：工作台端面跳动应&e;0.02mm,横梁水平度和直 线度分别≤0.02mm/m。
精车前必须检查、调整立车的游隙，可通过试车来调 整横梁水平度；必须先转动立车工作台到轴瓦油膜稳定后才能进行精车在进行精车镜面及后续加工都是以镜板与推力头的结合面为基准面，为减少 安装误差，达到镜板两平面平行度要求，夹具安装在立式车床上之后，其定位面 要进行一次精车和砂带磨削，其精度和表面粗糙度应不低于镜板的定位基准面 然后镜面朝上将镜板装入夹具，均匀拧紧螺栓，检查定位面与镜板基准面间应无 间隙由于精车用的立式车床精度要求较高，不宜用作粗车因此，粗车后镜板两 平面各留2mm余量，在精车工序中，先半精车一刀，留0.3〜0.5mm余量，选 择合适的刀具，一次走刀完成精车采用便质合金可转位刀具精车镜板两平面, 一般线速度选100〜120m/min,进给量在0.2mm/r左右;也有采用8mm宽刃刀， 吃刀量0.3mm,进给量2〜3mm/r精车镜板两平面2.4镜面的砂带磨削砂带磨削是应用粘满尖锐磨粒的砂带，进行多刀多刃切削加工的新型高效磨 削工艺由于砂带磨削摩擦生热少，磨粒散热吋间间隔长，可有效地减少工件变 形、烧伤II因砂带磨削与工件是柔性接触，具有较好的跑合和抛光作用砂带磨削镜板如图2所示，利用自制砂带磨头，安装在立式车床刀夹上，分 精磨和终磨进行，砂带磨料选用白刚玉（WA）。
图2砂带磨削镜面1 •镜板2.接触轮3•砂带4.立车刀夹5•电动机6•三角皮带传动7.支架精磨时，砂带粒度P400,工件速度Vw二20m/min,磨削深度ap二0.01~0.03mm, 进给量fa=2.00 mm/s,磨削后表面粗糙度值Ra=0.8μm然后检查镜面的平面度，如果超差，再用砂带磨头按上述切削用量进行修正, 直至符合设计图样要求为止终磨时，用精磨使用的砂带，空刀来回走1〜2次，fa
2.6镜面的研磨和抛光镜面分粗研磨一精研磨一抛光3个步骤进行其中粗研磨是降低表面粗糙度 值至Ra≤0.4同时还可以减小平面度偏差；精研磨是进一步降低镜面 表面粗糙度值至Ra≤0.2μm；抛光是获得光亮光滑镜面如图3所示，先用洒精将精车后的镜面洗净擦干，将研磨剂较均匀地涂在镜 面上然后把直径人于镜板环宽度的研磨盘置于镜面上，其工作面靠自重紧贴镜 面再把与研磨盘用球面轴承联接的轴固定在立车刀夹上不动当立车带动镜板 转动时，由于镜面内外圆线速度差使研磨盘绕自身轴线转动，其工作面在镜面上 就形成研磨作用研磨运动使镜面各点均有相近的被切削条件，任一点的运动轨 迹不出现周期性重复图3镜板研磨抛光镜面与研磨镜面类似，但抛光盘工作面里层包裹细呢子，外层包裹金丝 绒布，浸透混合油（按煤油：20#机油=1 ： 1混合过滤）后在其外层均匀喷上抛 光剂由金丝绒布附着抛光剂对镜面进行抛光研磨盘的结构、材质和制造精度是保证镜面精度的重要因素，它一方面把本 身工作面的几何形状复映给镜面，另一方面又是研磨剂的载体粗研磨盘用灰铸 铁制作，要求材料组织结构细致均匀，有较高的稳定性和耐磨性、较好的嵌存磨 料的性能，硬度稍软于镜面；精研磨盘主体用普通钢板制作，工作面浇注25〜 30mm厚锡基轴承合金。
要求轴承合金材料纯净度高，成分均匀、致密、无杂质 两种研磨盘都要求工作面平面度≤0.005mm,表面粗糙度值Ra≤0.2 同时在工作面上开有60°V形螺旋沟槽，槽宽和槽深均约4mm,其螺旋方向 应考虑研磨盘旋转时，研磨剂能向内侧循环移动，与离心力作用相抵消抛光盘 用普通钢板制作，工作面不开有沟槽磨料在研磨中起切削作用，研磨加工的效 率、精度和表面粗糙度都与磨料有密切的关系根据镜板的材料、便度选择白刚 玉（WA）研磨微粉作磨料微粉粒度为粗研磨W28,精研磨WlOo研磨剂调配方法是将煤油、20#机油按1 : 1的比例混合过滤后，再按1 ： 1 的比例将混合油和研磨微粉合成稠状，调匀抛光剂选用7μm的金刚石喷雾 研磨剂正确选择研磨压力和速度可明显提高研磨效果粗研磨：压力0.15〜 0.20MPa,镜板线速度40m/min；精研磨：压力0.10〜0.16MPa,镜板线速度 20m/min；抛光：压力0.04MPa,镜板线速度60m/min研磨和抛光的压力都来 自研磨盘或抛光盘的自重研磨时，每隔10〜15min在镜面上加一次新的研磨剂，每研磨40〜60min 需停车检查镜面表面粗糙度值，粗研磨要求表面粗糙度值达Ra=0.4μm为止; 精研磨要求表面粗糙度值Ra≤0.2μm。
抛光时，每隔5〜10 min在镜面上加一次新的混合油，然后在混合油上较均 匀地喷一层金刚石喷雾研磨剂一般抛光30~50min即可更换不同粒度的研磨剂前或研磨、抛光结束后，都要彻底洗净、擦干镜面和 研磨盘，不得残留研磨微粉及脏物等3镜板检修维护3.1镜板拆除拆卸推力头与镜板销钉、螺栓，对镜板及推力头销钉孔、定位销钉、连接螺 栓做好标记,做到装复吋使镜板恢复至检修前连接状态使用专用吊具进行吊出， 在镜板表面涂抹凡士林并用绸布和羊毛毡进行覆盖包扎放置在专用支架上3.2镜板检修研磨在镜板研磨场地对称布置6个钢支墩，每个刚支墩上放置一对楔子板，利用 楔子板调整镜板水平，检查其水平度不超过0・2mm/m如图4,将研磨机组装好后吊入镜板的中心位置，可转动动研磨机的长臂， 用钢卷尺测量研磨机与镜板的相对旋转中心，使镜板与研磨机的旋转中心小于 lOmmo将百分表的磁力表座吸在研磨机的长臂上，找正研磨机与镜板的相对水 平，可通过调整研磨机底座上的调整螺栓来调整水平，镜板与研磨机的相对水平 调至小于0.1mm图4镜板检修研磨研磨前把颗粒为M5〜M10的Cr2O3 （三氧化二辂）研磨膏放在干净的塑料盆 内，用适量的煤油浸泡一段时间，过后搅拌均匀，然后再用绸布做成的过滤网进 行过滤，反复几遍，直到没有颗粒状的物质为止，配制成研磨溶液。
研磨前用天 然油石除去镜板上的划痕和高点，天然油石只能沿圆周方向研磨，严禁径向研磨 镜板研磨前，要先把过滤好的研磨溶液均匀浇在镜面上，不得出现断裂研磨工 具上要包好毛毡，再包绸缎，并系牢，在绸缎上涂抹研磨溶液在研磨工具上装 设百分表，表头打在镜面上，研磨工具已匀速在镜面上转动一圈，查看镜板的波 浪度符合要求后在对镜面进行研磨在细毛毡与镜面间均匀涂以研磨溶液，使研 具在镜板镜面上旋转，线速度控制在lm/s〜2m/s,靠研磨溶液对镜面进行研磨 机械化研磨镜板镜面后，研磨溶液由绿色变成黑色，说明已研磨下镜面的金属微粒, 一般3天〜6天即可使镜面粗糙度有明显改变在研磨过程中，每隔lOmin〜 添加一次研磨溶液，研磨后镜面要达到光滑、明亮、无划痕，表面粗糙度Ra≤0.2μm研磨工作结束后用无水洒精将镜板擦拭干净，镜面涂以凡士林 并依次盖上绸布、白布和羊毛毡，妥善放置保管待冋装4结语镜板上、下两平面是主要表面，而镜面的机械加工是镜板加工中的主要。