汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽楔的數(shù)控加工

于翠華，李樹(shù)偉

(哈爾濱電機(jī)廠(chǎng)有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

發(fā)電機(jī)沿轉(zhuǎn)子本體徑向圓周分布著輻射式轉(zhuǎn)子槽，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)嵌入放著用扁銅線(xiàn)繞制而成的勵(lì)磁繞組，用槽楔壓緊在槽內(nèi)。運(yùn)行中的槽楔除了要承受自身的離心力外，還要承受銅導(dǎo)線(xiàn)離心力的作用。為了固定線(xiàn)棒，防止因振動(dòng)造成線(xiàn)棒與鐵心摩擦而使線(xiàn)棒絕緣損壞造成接地短路事故，使用槽楔進(jìn)行壓固。

槽楔需與轉(zhuǎn)子的楔槽配合，還要在槽楔上開(kāi)出進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)槽輔助散熱。進(jìn)出風(fēng)槽的流道形狀復(fù)雜，因此加工精度要求高。為此，開(kāi)發(fā)了數(shù)控機(jī)床槽楔的數(shù)控加工編程來(lái)完成加工。

1 槽楔的結(jié)構(gòu)

槽楔是鋁材質(zhì)，側(cè)面是“凸”形狀。在“凸”形上部開(kāi)有斜向槽和通風(fēng)的流道槽。凸形可以和轉(zhuǎn)子的楔槽的凹形配合防止線(xiàn)棒脫離(槽楔結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1)。

這種流道結(jié)構(gòu)是綜合了300 MW和600 MW汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)而成的，應(yīng)用在許多出口的項(xiàng)目中，可以有效地提高機(jī)組通風(fēng)的能力。流道槽要求光滑，以保證通風(fēng)的流暢。

2 數(shù)控加工工藝

轉(zhuǎn)子槽楔的數(shù)量要求多，加工精度要求高。傳統(tǒng)的制造方法是采用通用銑床、刨床、鉆床設(shè)備，使用定位工裝夾具進(jìn)行加工。這種方式加工的生產(chǎn)周期長(zhǎng)，精度低，難于滿(mǎn)足批量大精度高的需求。

在引進(jìn)的數(shù)控加工中心機(jī)床設(shè)置中，有一個(gè)自動(dòng)換刀的刀具庫(kù)和機(jī)械手設(shè)置，可定制工裝轉(zhuǎn)軸，可實(shí)現(xiàn)裝夾工件的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

數(shù)控加工過(guò)程是按輸入程序自動(dòng)完成的。一般情況下，操作者進(jìn)行程序的輸入和編輯、工件的裝卸、刀具的準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的監(jiān)控等工作，而不需要進(jìn)行繁重的、重復(fù)性的手工操作。勞動(dòng)強(qiáng)度和緊張程度大為減輕，相應(yīng)地改善了勞動(dòng)條件。[1]

由于工件要進(jìn)行多工位加工，數(shù)控編程采用模塊式的方式，逐個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。每個(gè)模塊內(nèi)部都是增量方式輸出，可以給定外部條件進(jìn)行單獨(dú)的使用。最后統(tǒng)一由主程序進(jìn)行調(diào)用，完成全部程序的編制。

圖1 槽楔結(jié)構(gòu)

3 數(shù)控編程方法

數(shù)控程序包括了從零件設(shè)計(jì)圖紙到零件三維模型直接到獲得數(shù)控加工程序的全過(guò)程。在輸出NX CAM數(shù)控程序前，往往要進(jìn)行多次NX環(huán)境下的動(dòng)態(tài)仿真檢查和相應(yīng)的程序調(diào)整。[2]

圖2 多工位的外形輪廓定位

為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程，對(duì)槽楔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，確定出其主要參數(shù)。槽楔的外輪廓是有規(guī)則的直段構(gòu)成，通過(guò)不同的工位和局部加工坐標(biāo)系來(lái)實(shí)現(xiàn)(多工作的外形輪廊定位見(jiàn)圖2)。這類(lèi)的輪廓完全可以實(shí)現(xiàn)手工編程，明確旋轉(zhuǎn)的角度和在該角度的特征點(diǎn)的坐標(biāo)就可以實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于圓弧段的處理，采用在預(yù)鉆孔的位置下刀，由里向外逐步擴(kuò)大。在結(jié)束時(shí)圓弧退出大方式，避免刀具發(fā)生碰撞，提高加工精度。(圓弧處理方式見(jiàn)圖3)

圖3 圓弧處理方式

關(guān)鍵的處理位置是流道槽，采用四個(gè)工位進(jìn)行加工:1)斜面工位，采用平面銑削完成。2)進(jìn)風(fēng)上圓弧面，使用成型刀具平面銑削完成。3)通風(fēng)流道槽的鉆孔和擴(kuò)孔加工。4)另一側(cè)通風(fēng)流道槽的鉆孔和擴(kuò)孔加工。(多工位加工槽和加工完成的槽型見(jiàn)圖4)

進(jìn)風(fēng)槽上部圓是過(guò)渡圓弧。這里使用成型刀具來(lái)完成。這里必須自定義刀具，完成內(nèi)圓弧刀具的定義。數(shù)控加工編程時(shí)要求采用平面的輪廓加工項(xiàng)，其他加工項(xiàng)部支持自定義的成型刀具。因?yàn)槌尚偷牡毒咻喞螤钜欢ㄊ且庸すぜ妮喞?。為了保證兩者的仿形正確，必須在一個(gè)固定的平面內(nèi)，否則就無(wú)法保證仿形是正確的。(自定義刀具仿形加工刀軌和加工完成的槽型見(jiàn)圖5)

圖4 多工位加工槽和加工完成的槽型

圖5 自定義刀具仿形加工刀軌和加工完成的槽型

4 達(dá)到的效果及結(jié)論

通過(guò)研發(fā)，解決了引進(jìn)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。在完成首件試加工后，已順利進(jìn)行了批量生產(chǎn)，質(zhì)量達(dá)到了優(yōu)等品水平。目前，已順利完成600 MW汽輪發(fā)電機(jī)槽楔的批量加工，達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效果。

[1]漆軍，何冰強(qiáng).數(shù)控加工工藝[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版，2011.

[2]楊勝群.UG NX數(shù)控加工技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社