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1、 镗 工 高级技师资格考评论文首台135MW汽轮机高中压外缸加工技术攻关 论文 作者： 单位 名称： 南京汽轮电机（集团）有限责任公司 单位 地址； 南京市中央北路80号 职业技术鉴定： 高 级 技 师 指导 老师： 二0一0年八月目 录一、前言一、加工方案确定三、加工中的技术攻关1、装夹问题解决2、刀具夹具3、量具方面的改进四、结论关键词：工艺改进、刀具革新、质量保证首台135MW汽轮机高中压外缸加工技术攻关一、概述 135MW汽轮机组是我公司从生产中小汽轮机组向大中型汽轮机组飞跃的第一步，是我公司的最重点产品，对我公司的发展有着举足轻重的影响。而高中压外缸是135MW汽轮机组上的一个重要零
2、部件，同时也是我公司生产史上所加工的最大最复杂的铸钢件。为了在没有任何制造经验可以借鉴的较为困难的情况下，保质保量地完成135MW高中压外缸的镗铣加工，我根据自己所掌握的实践经验在车间有关同事的协助下在工件的装夹、刀具夹具和测量器具等方面进行了技术攻关，现将具体内容简述如下。二、高中压外缸结构特点 135MW汽轮机组高中压外缸为铸钢件，材料为ZG15Cr2Mo1。为上下半结构形式，中间无垂直法兰面，两头小中间大。上半重量约19吨，下半重量约23吨。工件总长5306mm，宽3360mm，高度3540mm，前后汽封档最小内径575mm，中间各档内径在2000mm，具体结构见图（一）。 根据此套汽缸
3、的尺寸结构，其工艺难点主要集中在内腔的加工上，此问题必须首先解决。三、基本加工方案确定 从实际情况来看，可能的工艺方法有三个：1）、最好的加工方法是用数控龙门铣进行加工，其他同行业单位都是这么做的，但我公司目前还没有数控龙门铣，只有一台数显龙门铣，专门为此购买数控龙门铣投资太大，而且时间也来不及。2）、自制车镗床加工，但车镗床是一种技术上较落后的加工设备，刚性差，精度低，用于粗加工还可以，精加工则难以胜任。3）、用8吋数控镗铣床（也就是我所操作的设备）进行加工。用8吋数控落地式镗铣床加工与用数控龙门铣加工的方法在原理上是一致的，只要机床有足够的精度，同时工件装夹稳固、无变形，应该是可行的。 基
4、于上述分析，最终确定采用在8吋数控镗铣床（也就是我所操作的设备）来加工出此套汽缸上的内腔的加工，并同时确定此套汽缸的基本加工方案，具体步骤如下：1、毛坯件的铸造（由专业铸造厂加以完成）2、工件进厂划线，检查工件各档的加工余量，划出粗加工线。3、在数显龙门铣加工出上下半工件的水平中分面。4、在8吋数控镗铣床上加工出汽缸的内腔各档凸肩并粗加工外围相关加工面。5、热处理、探伤、喷丸处理。6、划线，确定工件热处理的变形量并确定精加工的基准线。7、精铣工件的水平中分面和内腔各档的凸肩内圆。8、合缸，铰中分面定位销孔。9、精铣汽缸两端的汽封档内孔。10、汽缸泵水试验，装入装配程序。四、内腔加工的技术攻关
5、从上述基本工艺内容来看，此套缸的难点加工内容也就是内腔各档凸肩内圆的加工，需要由我所操作的8吋数控镗铣床上来加以完成。在完成此项工作的过程中，我主要在工件的装夹、刀具的选择和加工程序的编制及加工过程中的控制等方面作出了一系列的技术攻关。1、工件的装夹 由于此套汽缸结构上的特殊性，要找到一个既方便又稳固的装夹方法确实不易。通过与有关工艺人员研究商量决定采用如图（二）的装夹方法。 装夹时工件侧立，以四个搭子的背面及下面的两个搭子侧边作为定位基准，并压牢在靠山和等高块上，为增加装夹刚性，在工件的背面适当处加辅助支撑。该方法有以下优点：1）、装夹方便。因为左右两靠山平面在装夹工件前经过本机床加工，平面
6、与主轴垂直，工件加工时，只要保证定位基准与靠山及等高块贴紧即可，无需再对工件找正。2）、定位基准尺寸大，有利于提高定位精度。四个搭子背面形成一个大的定位面，下面两个搭子侧边的跨距也很大，约有5000mm。3）、工件正反装夹及二次装夹都可以用同样的方法，满足基准统一的原则。4）、上下半装夹方法一致，使用同一付夹具，经济实惠。经过生产实践检验，这种装夹方式完全满足加工要求。2、刀具的选择 汽缸内腔的加工内容包括：1）、内部6档的粗精、加工。内部6档的粗、精加工都只能用立铣头进行，由于干涉原因，见图（三），加工此部位的刀盘直径不应小于500mm。2）、两端汽封档的粗加工。两端汽封档的粗加工和内部6档
7、一样用立铣头进行；考虑到上下半的一致性，精加工则放在合缸后再铣，此时刀盘装在镗杆上。综合分析立铣头尺寸、镗杆直径及汽封档各槽的深度，粗、精加工汽封档用刀盘直径均可采用360mm刀盘。 经过以上分析，只需两种直径的刀盘，即500和360。刀盘宽度考虑到汽封档最小槽寛为32mm,则刀盘宽度取25mm较为合适。 在刀具的选购方面，为了能买到适合我公司加工方式，且价廉物美的三面刃铣刀，我们与德国的ISCAR-ingersoll公司、德国的WALTER公司和瑞典的SANDVIK公司进行了设计方案的讨论。WALTER公司和SANDVIK公司采用的是“轴向可调式”刀盘，刀片通过刀座间接装于刀体上，无专门的修
8、光刃刀片。ISCAR-ingersoll公司公司采用的是“固定切宽修光刀片式”刀盘，刀片以立装方式直接装于刀体上，无刀座，刀盘两侧各有两个专门的修光刃刀片。三家公司提供的技术参数如下（以500刀盘为例）供应商刀宽mm齿数切削速度m/min进给量mm/fz一次切深mm粗糙度 RaWALTER252881201300.10.335403.2SANDVIK23.526.5121502000.10.360653.2ISCAR2811+21802200.10.360803.2从以上数据来看，三家公司提供的刀盘都满足使用要求，但相对来说“轴向可调式”是一种传统的结构，而“固定切宽修光刀片式”是一种较新式的
9、结构，采用大的正前角，从而可大幅度减小切削力。所以我们最终确定采用ISCAR-ingersoll公司提供的刀盘。3、加工程序的编制及加工过程中的控制 在安装上直角立铣头后，对内腔各档内圆进行加工，编制程序如下： DEF REAL WORKDIA= 工件内径 DEF REAL TOOLRAD= 刀盘直径 DEF REAL SAFEDIS= 安全距离 R1=WORKDIA / 2 - TOOLRAD R2=R1 - SAFEDIS G19 G54 S100 MO3 G90 GO Y= -R2 W10 G1 Y = -R1 F200 W0 G03 Y = R1 W0 CR = R1 G01 W10
10、Y = R2 GO YO M30 在加工过程中，我发现在切深30mm，转速为100rpm情况下，走刀量从200mm/min逐渐增加到320mm/min时，机床的切割功率相应从7KW增大到15KW左右，切削很轻快，刀盘及汽缸均无振动现象，说明此装夹方式很好。 精加工时工件的表面粗糙度能达到图纸要求，但刀盘有轻微振动，经分析，振动应不是刀具和工件的原因引起，而是工艺系统的刚性不足，后将精加工切削转速从100rpm降到70rpm，避开共振区，情况有所好转。另精加工时装一片修光刀片比同时装两片修光刀片效果要好。4、 装配 在汽缸进入装配后，反馈来的信息是，内腔多档对齐后，两端汽封档轴向有少许偏差，经分析我认为是汽缸在进行水压试验时，由于压力较大，加上工件的自重，使汽缸产生了不可恢复的塑性变形。为此我提出修改工艺流程，将水压试验放在精铣两端汽封档前进行，充分释放应力。经实验效果很好。五、结论 本汽缸的成功加工，解决了我公司对于两头小中间大汽缸加工的瓶颈，为以后加工同类型汽缸积累了经验。为公司的进一步发展打下了良好的基础。参考文献：1、透平制造工艺学，朱佳生主编 机械工业出版社 1986年11月第一版2、机械制造工艺学，赵志修主编 机械工业出版社 1985年6月第一版3、金属切削机床 ，顾维邦主编 机械工业出版社 1984年6月第一版
