一種汽輪機噴嘴室特殊結(jié)構(gòu)T型槽加工方法

季東軍， 陳佩娟

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

0 引言

汽輪機是一種利用蒸汽熱能來做功的回轉(zhuǎn)動力機械，是將熱能轉(zhuǎn)化成機械能，向外輸出動力的機械裝置，在電力工業(yè)、交通運輸及國防等眾多部門得到了廣泛應用。在冶金、化工等部門中也有不少使用汽輪機來帶動水泵和風機，此外許多大型艦船也是使用汽輪機作為原動機。在工業(yè)生產(chǎn)過程中有余能和余熱的地方，也廣泛使用著不同類型的工業(yè)汽輪機，以充分發(fā)揮熱能多次梯級利用的優(yōu)點，提高了生產(chǎn)的綜合效益。所以，到目前為止，汽輪機無論在生產(chǎn)電能還是供應熱能方面，都發(fā)揮著重要的作用［1］。

噴嘴是由相鄰的靜葉片構(gòu)成的汽流通道，它的作用是將蒸汽的熱能變成動能，或者簡單地說成是用來產(chǎn)生高速汽流的。通常汽輪機的第一級噴嘴都是直接裝在汽缸噴嘴室的T型槽中，形成汽輪機第一級的調(diào)節(jié)級，而其余各級則裝在隔板上，再隨隔板裝配在汽缸上［2］。

1 工藝分析

常見的噴嘴室T型槽結(jié)構(gòu)如圖1（a）所示，由橫向槽和豎向槽構(gòu)成，此類結(jié)構(gòu)使用通用成型銑刀在數(shù)控鏜銑床上即可直接在零件正面實現(xiàn)加工。對于某型汽輪機組噴嘴室，其上的T型槽結(jié)構(gòu)如圖1（b）所示，相對常見的結(jié)構(gòu)圖1（a）來說，這類T型槽結(jié)構(gòu)的特殊之處在于其T型的橫向槽左右兩側(cè)多出了一個“耳垂式”結(jié)構(gòu)。同時由于設計要求，需噴嘴室與汽缸焊接成一體后才可以加工T型槽，而汽缸的軸向長度近2mm，汽缸兩端進口直徑分別僅有250mm和350mm，T型槽位于汽缸一側(cè)，回轉(zhuǎn)中心直徑為800mm（如圖2所示），致使通常的正面鏜銑加工無法實現(xiàn)，必須使用角銑頭進行變向。另外，由于橫向槽多出的“耳垂式”結(jié)構(gòu)影響，單一使用角銑頭又無法直接實現(xiàn)鏜加工，必須通過增加角銑頭的可控軸，以角銑頭軸向為回轉(zhuǎn)中心，并使用專用鏜（車）刀才能實現(xiàn)此結(jié)構(gòu)的加工。

圖1 噴嘴室T型槽結(jié)構(gòu)類型對比簡圖

圖2 某型機組噴嘴位置（汽缸上半）示意圖

2 解決方案

根據(jù)工藝分析可知，某型機組噴嘴室T型槽加工關(guān)鍵點集中在如何實現(xiàn)“耳垂式”結(jié)構(gòu)的加工。同時，如何科學地進行工藝方案設計，也是保證T型槽與汽缸軸線、水平中分面以及各開檔的位置關(guān)系及精度的關(guān)鍵。

為有效解決上述某型機組噴嘴室T型槽加工過程中存在的關(guān)鍵問題，根據(jù)現(xiàn)有設備實際情況，做了針對性的工藝安排，具體過程如下：

1）加工前的準備工作。將汽缸上下半的兩端按著同一方向同時裝夾在數(shù)控龍門銑床上，首先確定數(shù)控零點，均勻毛坯的加工余量，加工中分面上的各個孔。

2）加工汽缸內(nèi)的各個開檔。各開檔圓采用數(shù)控龍門銑床上的直角銑頭接三面刃盤銑刀進行粗加工，粗加工的具體參數(shù)為：三面刃刀盤直徑為φ500mm，轉(zhuǎn)速為100～120r/min，進給率為 700～900mm/min，單面余量為 1mm。粗加工完成后，采用精加工刀片進行精加工，精加工的具體參數(shù)為：三面刃刀盤直徑為φ500mm，轉(zhuǎn)速為100～120r/min，進給率為 950～1100mm/min。

3）加工豎向槽。在數(shù)控龍門銑床上選擇直角銑頭接立銑刀，采用玉米銑刀粗銑豎向槽，粗銑的具體參數(shù)為：玉米銑刀的直徑為φ40mm，轉(zhuǎn)速為300～340r/min，進給率為290～310mm/min，單面余量為1mm。粗銑完成后，采用棒銑刀精銑豎向槽完成豎向槽的精銑加工，精銑的具體參數(shù)為：棒銑刀的直徑為φ40mm，轉(zhuǎn)速為110～130r/min，進給率為 70～90mm/min。

4）加工橫向槽。完成豎向槽的精銑后，采用硬質(zhì)合金T型槽銑刀粗銑橫向槽，粗銑的具體參數(shù)為：銑刀為φ63×10mm，轉(zhuǎn)速為 290～310r/min，進給率為 90～110mm/min。粗銑完成后，采用三面刃銑刀精銑T型槽，精銑的具體參數(shù)為：三面刃銑刀為 φ80×10mm，轉(zhuǎn)速為 390～410r/min，進給率為110～130mm/min。精銑完成后，將平旋盤安裝在直角銑頭上，將鏜刀桿安裝在平旋盤上，并將鏜刀桿調(diào)至橫向槽的中心處，將專用鏜刀安裝在鏜刀桿上，粗鏜橫向槽。粗鏜的具體參數(shù)為：平旋盤轉(zhuǎn)速為28～32r/min，進給率為28～32mm/min。精鏜橫向槽，精鏜的具體參數(shù)：平旋盤轉(zhuǎn)速為 23～27r/min，進給率為 32～37mm/min，精鏜完成后橫向槽與豎向槽相連通，形成T型槽，進而完成上下半合缸后無錯牙的T型槽加工。

3 結(jié)語

本文所述工藝方法具有以下效果：1）加工出的T型槽精度高，避免了T型槽無法進行直接加工的問題；2）保證了汽缸上下半對稱性，避免了立式加工時大小半問題的產(chǎn)生；3）水平裝夾加工與安裝調(diào)試和工作時的狀態(tài)相一致，可以避免加工過程中不必要的重力變形，保證了加工精度。

經(jīng)實踐證明，本文所提供方法是實現(xiàn)某型汽輪機噴嘴室特殊結(jié)構(gòu)T型槽加工的有效方法。

［1］ 翦天聰.汽輪機原理［M］.北京：水利電力出版社，1992.

［2］ 西安電力學校.汽輪機［M］.北京：電力工業(yè)出版社，1981.