重型燃機壓氣機輪盤冷加工方法

王俊

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150040）

1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和輪盤的加工工序

圖1 是9FA 燃機壓氣機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 壓氣機轉(zhuǎn)子裝配結(jié)構(gòu)

可以看出，輪盤各級之間通過凹凸止口配合疊裝在一起，通過長拉桿拉緊。裝配結(jié)構(gòu)上要求單級輪止口、螺栓面配合面加工的尺寸精度、形位公差必須保證。

一般地，各級輪盤止口跳動、螺栓面跳動、平面度要求為0.01～0.02mm 之內(nèi)，跳動測量具體位置如圖2 所示。

圖2 單級輪盤形位公差跳動測量位置

輪盤加工主要工序有：（1）粗精車削（加工端面外圓內(nèi)孔輪廓型線）；（2）鉆鏜（加工拉桿螺栓孔）；（3）拉削（圓周榫槽加工）；（4）磨削（螺栓面平面度、平行度的保證）；（5）噴砂，噴漆（表面處理工序）；（6）無損探傷等。

其中，重要關(guān)鍵尺寸主要由車削和磨削工序?qū)崿F(xiàn)，本文主要討論車削和磨削的加工技巧。

2 壓氣機輪盤車削加工方法

2.1 加工流程

如圖3，單級輪盤車削加工流程包括：（1）粗車后端面留0.75mm 余量；（2）松開夾爪幾分鐘；（3）重新夾緊找正；（4）精加工后端面；（5）輪盤翻身；（6）通過中心孔，按凹止口找正；（7）粗車前端面，留0.75mm 余量；（8）松開夾爪幾分鐘；（9）重新夾緊，按凹止口找正；（10）精加工前端面。

圖3 單級輪盤車削加工流程

圖4 后端面裝夾方式

2.2 輪盤立車車削的裝夾方式

前端面裝夾時，夾爪反拉夾緊，保證外圓一刀完成不需要接刀。找正時，使用電感測微儀。加工凸止口一側(cè)時，按加工好的凹止口找正，保證前后止口的同心度。

圖5 前端面裝夾方式

2.3 止口車削加工參數(shù)

輪盤止口配合面的精度要求都在0.01mm 之內(nèi)，粗糙度要求Ra1.6，同時止口直徑φ180mm，因此立車車削轉(zhuǎn)速必須達到100r/min 以上才能達到表面質(zhì)量要求。

通過反復實踐，總結(jié)出可行的加工參數(shù)如表1 所示。

表1 止口圓加工參數(shù)

3 磨削工序的合理工藝方法

3.1 壓氣機輪盤磨削的正確裝夾方式

輪盤用胎具裝夾，端面孔定位。裝夾之前磨平胎具等高墊鐵，跳動量小于0.005mm 方可安裝工件。

圖6 磨削胎具裝夾方式

3.2 端面正確的磨削紋理

葉輪之間的紋理必須呈輻射線方向分布，輪盤之間相對轉(zhuǎn)動時接觸面之間的紋理垂直，才能夠產(chǎn)生最大摩擦力，從而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，在輪盤之間產(chǎn)生比較大的傳遞扭矩。如圖7 所示，紋理2 和紋理3 是正確的紋理形式。

圖7 符合要求及不符合要求的各種紋理

3.3 實現(xiàn)特殊紋理的磨削走刀方式

圖8 實現(xiàn)特殊紋理磨削的機床進給方式

要實現(xiàn)這種特殊的表面紋理，必須在磨削工藝中重新設(shè)計工件進給方式和砂輪磨削布置方式。新磨削工藝采用固定在轉(zhuǎn)輪上間隔砂瓦端面磨削代替砂輪滾動磨削，工件旋轉(zhuǎn)進給，在葉輪端面形成輻射分布紋理。

4 結(jié)論

止口配合面，螺栓配合面的精度取決于立車設(shè)備精度及加工工藝的合理性。通過生產(chǎn)加工六級輪盤，完成了整個粗精車的順序、找正方式、基準轉(zhuǎn)換、夾具夾緊方式、止口進刀方式、每刀工步加工參數(shù)的確認。

合理的找正方式能保證兩側(cè)止口加工后的同心度。在凹止口翻身后使用電感測微儀找正按凹止口基準加工凸止口，保證了兩邊止口的同心度。

夾具的夾緊、松開兩種狀態(tài)下的工件變形會對加工精度產(chǎn)生影響，因此在進入最后精加工時，要適當松開夾具放置幾分鐘，讓應(yīng)力變形得到釋放，然后夾緊精加工到尺寸，能將裝夾變形帶來的誤差降至最低。

每級輪盤的螺栓面都要進行磨削，保證前后螺栓面的平行度、平面度、跳動在設(shè)計的公差范圍內(nèi)，必須使用平面磨床磨削前后螺栓平面。由于是拉桿轉(zhuǎn)子，輪盤之間依賴預緊螺栓產(chǎn)生的摩擦力傳遞扭矩，保持相鄰輪盤的磨削紋理接觸后互相垂直是提高摩擦系數(shù)的有效辦法，因此，在使用平面磨床磨削時，工件的進給、砂瓦的布置進給方式能產(chǎn)生預期設(shè)計的磨削紋理，實現(xiàn)了裝配要求的磨削紋理。

［1］林公舒，等.現(xiàn)代大功率發(fā)電用燃氣輪機［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2007.