鏡板機械加工

應恒晶

(福建南電電機有限公司, 南平　353001)

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鏡板機械加工

應恒晶

(福建南電電機有限公司, 南平353001)

摘要：分析了鏡板的作用、結構和技術要求，制定出鏡板的機械加工工藝過程。提出精車前必須檢查、調整立車的游隙，撿查、調整橫梁水平度，先轉動工作臺到軸瓦油膜穩(wěn)定后才能進行精車；夾具定位面必須在立車上加工后再安裝鏡板；如果鏡面平面度超差，可用砂帶磨頭進行修正；正確設計研磨盤，選擇磨料、研磨壓力和速度等工藝措施。提供了各種加工的切削用量以及平面度檢測方法，使加工鏡面的平面度、兩面平行度以及粗糙度都得到可靠保證。

關鍵詞：水輪發(fā)電機；鏡板；研磨；拋光

0引言

鏡板是水輪發(fā)電機組推力軸承的關鍵部件之一，它和推力軸承瓦構成摩擦副，當軸承運行時，它承受機組的全部軸向負荷。油膜厚度只有0.03～0.07 mm，因此對鏡板的材質、加工精度和表面粗糙度都有較高要求。如果鏡面有傷痕、硬點等缺陷，則可能破壞油膜，甚至造成燒瓦事故；鏡面的平面度和粗糙度不足，軸承的承載能力下降，摩擦損耗增加；鏡板上、下兩平面的平行度，對安裝時機組擺度的調整和運行穩(wěn)定性有直接影響。因此，鏡板的加工是水輪發(fā)電機制造廠的一項核心技術。

1鏡板的技術要求

圖1　鏡板

如圖1，鏡板的上平面是通過螺栓孔和銷孔與推力頭把合的結合面，下平面是鏡面(摩擦面)，外側圓柱面上有一對裝吊柄用的螺孔。鏡板多采用45號鍛鋼，對材質要求如下：

1) 機械性能和化學成分應符合GB/T 699—1999標準。

2) 兩平面的硬度值應為180～229 HB，鏡面硬度差值不超過30 HB。

對鏡板的機械加工要求有：

1) 鏡面平面度0.01(凹)；兩面平行度0.04 mm。

2) 鏡面粗糙度Ra0.2；與推力頭結合面粗糙度Ra0.4。

2鏡板機械加工工藝分析

由上可知，鏡板是由上、下兩平面，內、外圓柱面和內螺紋表面組成的結構形狀較簡單的盤類零件。但對其上、下兩平面的技術要求較高，特別是對鏡面的硬度差值、平面度和粗糙度要求更高。鏡板的上、下兩平面是主要表面，鏡面的機械加工是鏡板加工中的主要矛盾。在擬定鏡板機械加工工藝時，要緊緊抓住主要矛盾，綜合考慮以下幾點：

1) 由于鏡板是大型零件(直徑在1 800 mm以上)且對上、下兩平面的精度、粗糙度等要求都很高，一般的平面磨床無法加工這樣的大型零件。在選擇主要表面加工方法時，綜合分析了同行業(yè)的加工經(jīng)驗，比較了各種超精加工方法所能達到的效果后，選擇將鏡板放在立式車床上加工，鏡面的加工方法為：粗車→半精車、精車→砂帶磨削→研磨、拋光；上平面的加工方法為：粗車→半精車、精車→砂帶磨削；

2) 鏡面的精加工放在最后進行，這樣既不會受到其它表面加工或應力分布的影響，又能使鏡面精加工后及時得到油封處理，防止鏡面銹蝕。

3) 鏡板毛坯鍛件加工余量大，切除大量金屬后會引起內應力重新分布而變形，在按排工序時，應將粗車、精車分開進行。

4) 技術要求鏡板兩平面的硬度為180～229 HB，鏡面硬度差不超過30 HB。在兩平面粗加工之后，用硬度計分別檢查兩平面硬度，選擇沒有缺陷，硬度差值較小的平面作為鏡面。

5) 上平面的內螺紋加工一般按排在鏡板上平面粗車后，精車前進行。但它的加工也不宜放在上平面精車之后進行，以免破壞上平面已有的加工精度。銷孔、裝吊柄用的螺孔可適當穿插加工。

鏡板的機械加工工藝過程如下：

粗車→超聲波探傷→檢查兩平面硬度，選鏡面→劃線→鉆攻上平面的螺孔→鉆攻裝吊柄用的螺孔→半精車、精車、砂帶磨削上平面→與推力頭把合→與推力同鉆鉸銷孔→與推力頭分離、去毛刺→半精車、精車、砂帶磨削、研磨、拋光鏡面→ 檢查→油封處理。

3鏡面的精車

為保證鏡面的加工精度，作為后續(xù)超精加工的基礎，精車后的鏡面平面度和兩平面平行度就應該達到技術要求，并要求精車粗糙度達Ra1.6。隨著我國刀具材料和刀具技術的發(fā)展以及國外先進刀具的引進，精車鏡面所需刀具的材料、結構參數(shù)和耐用度已不成問題了，但是，為達到精車鏡面的平面度和粗造度要求，對立式車床精度要求很高：工作臺端面跳動應≤0.02 mm，橫梁水平度和直線度分別≤0.02 mm/m。精車前必須檢查、調整立車的游隙，可通過試車來調整橫梁水平度；必須先轉動工作臺到軸瓦油膜穩(wěn)定后才能進行精車。

精車鏡面及后續(xù)加工都是以鏡板與推力頭的結合面為定位基準面。為減少安裝誤差，達到鏡板兩平面平行度要求，夾具安裝在立車之后，其定位面要進行一次精車和砂帶磨削，其精度和粗糙度應不低于鏡板的定位基準面。然后鏡面朝上將鏡板裝入夾具，均勻擰緊螺栓，檢查定位面間應無間隙。

由于精車用的立式車床精度要求較高，不宜用作粗車。因此，粗車后鏡板兩平面各留2 mm余量，在精車工序中，先半精車一刀，留0.3～0.5 mm余量，選擇合適的刀具，一次走刀完成精車。采用硬質合金可轉位刀具精車鏡板兩平面一般線速度選100～120 m/min，走刀量在0.2 mm左右；也有采用8 mm寬刃刀，吃刀深度0.3 mm，走刀量2～3 mm/r精車鏡板兩平面。

4鏡面的砂帶磨削

砂帶磨削是應用粘滿尖銳磨粒的砂帶，進行多刀多刃切削加工的新型高效磨削工藝。由于砂帶磨削摩擦生熱少，磨粒散熱時間間隔長，可有效地減少工件變形，燒傷。且因砂帶磨削與工件是柔性接觸，具有較好的跑合和拋光作用。與車削配合，砂帶磨削加工精度一般可達到IT7-IT6，表面粗糙度可達Ra0.8 um以下。

圖2　砂帶磨削鏡面

砂帶磨削鏡板如圖2，利用自制砂帶磨頭，安裝在立式車床刀夾上，分精磨和終磨進行，砂帶磨料選用WA。

精磨時，砂帶粒度P400，工件速度υw=20 m/min，磨削深度ap=0.01～0.03 mm，進給量fa=2.00mm/s，磨削后粗糙度Ra0.8。

然后檢查鏡面的平面度，如果超差，再用砂帶磨頭按上述切削用量進行修正，直至符合設計圖要求為止。

終磨時，用精磨使用的砂帶，空刀來回走1～2次，fa=1.00 mm/s，磨削后粗糙度可達Ra0.8以下。

5鏡面的研磨和拋光

鏡面分粗研磨—精研磨—拋光三個工步進行。粗研磨目的是降低粗糙度至≤Ra0.4，同時還可以減小平面度偏差；精研磨的目的是進一步降低鏡面粗糙度達≤Ra0.2；拋光目的是獲得光亮光滑鏡面。

圖3　研磨鏡面

圖4　研磨盤工作面

如圖3，先用酒精將精車后的鏡面洗凈擦干，將研磨劑較均勻涂在鏡面上。然后把直徑大于鏡板環(huán)寬度的研磨盤置于鏡面上，其工作面靠自重緊貼鏡面。再把與研磨盤用球面軸承聯(lián)接的軸固定在立車刀夾上不動。當立車帶動鏡板轉動時，由于鏡面內外圓線速度差使研磨盤繞自身軸線轉動，其工作面在鏡面上就形成研磨作用。

拋光鏡面與研磨鏡面類似，但拋光盤工作面里層包裹細呢子，外層包裹金絲絨布，浸透混合油后在其外層均勻噴上拋光劑。由金絲絨布附著拋光劑對鏡面進行拋光。

研磨盤的結構、材質和制造精度是保證鏡面精度的重要因素，它一方面把本身工作面的幾何形狀復映給鏡面，另一方面又是研磨劑的載體。粗研磨盤用灰鑄鐵制作，要求材料組織結構細致均勻，有較高的穩(wěn)定性和耐磨性，較好的嵌存磨料的性能，硬度稍軟于鏡面；精研磨盤主體用普通鋼板制作，工作面澆注25～30 mm厚錫基軸承合金。要求軸承合金材料純凈度高，成分均勻、致密、無雜質。兩種研磨盤都要求工作面平面度≤0.005 mm，表面粗糙度≤Ra0.2。同時在工作面上開有如圖4的溝槽，以利于將多余的研磨劑刮去，保證研磨盤與鏡面接觸良好，使鏡面能獲得較高平面精度。

拋光盤用普通鋼板制作，工作面不開有溝槽。

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與磨料有密切的關系。根據(jù)鏡板的材料、硬度，選擇白剛玉WA研磨微粉作磨料。微粉粒度為：粗研磨:w28，精研磨:w10。

研磨劑調配方法是將煤油、20號機油按1∶1的比例混合過濾后，再按1∶1的比例將混合油和研磨微粉合成稠狀，調勻。

船舶污染物接收處置能力的軟件能力，主要表現(xiàn)為運用已有資源的方式、方法和程序等。按照方式、方法和程序的客觀表現(xiàn)形式，船舶污染物接收處置能力的軟件能力可以分為對體制、機制和法制的制定并執(zhí)行的能力。船舶污染物接收處置能力組成如圖1所示。

拋光劑選用7 μm的金剛石噴霧研磨劑。

正確選擇研磨壓力和速度可明顯提高研磨效果。粗研磨：壓力，0.15～0.20 MPa；鏡板線速度，40 m/min；精研磨：壓力，0.10～0.16 MPa；板線速度，20 m/min；拋光：壓力，0.04 MPa；鏡板線速度，60 m/min。研磨和拋光的壓力都來自研磨盤或拋光盤的自重。

研磨時，每隔10～15 min在鏡面上加一次新的研磨劑，每研磨40～60 min需停車檢查鏡面粗糙度，粗研磨要求粗糙度達Ra0.4為止；精研磨要求粗糙度值≤Ra0.2。

拋光時，每隔5～10 min在鏡面上加一次新的混合油，然后在混合油上較均勻噴一層金剛石噴霧研磨劑。一般拋光30～50 min即可。

6鏡面平面度檢查

鏡面經(jīng)砂帶磨削后可在立式車床上用WL11型數(shù)字水平儀(Ⅱ檔分辨力0.001 mm/m)檢測平面度。測量時，把帶橋板的水平儀置于鏡面上，按照一定的布線逐漸測量。通過對一些有代表性截面直線度誤差的測量，根據(jù)這些截面的相互關系，按評定原則進行數(shù)據(jù)處理，求得鏡面的平面度誤差。

不具備測量儀器的廠家可用檢定合格的0級平尺借助塞尺的方法進行檢查、判定。由于精車后鏡面的平面度與車床工作臺跳動和橫梁的直線度有關系，因此，用平尺檢查時必須兼顧圓周方向和直徑方向。

7結語

1) 鏡板的兩平面是主要表面，鏡面的機械加工是鏡板加工中的主要矛盾。在擬定機械加工工藝時，要緊緊抓住主要矛盾，其它問題就迎刃而解了。

2) 精車是鏡面后續(xù)超精加工的基礎，要求精車后的鏡面的平面度0.01(凹)，兩平面平行度0.04 mm，粗糙度達Ra1.6；砂帶磨削目的在于降低鏡面粗糙度達≤Ra0.8；最后，通過對鏡面進行粗研磨—精研磨—拋光，穩(wěn)定、可靠地獲得符合技術要求、合格的鏡面。

應恒晶，男，1980年生，1999年畢業(yè)于福建高級工業(yè)專門學校機電技術應用專業(yè), 工程師, 從事工藝、工裝設計工作。

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印度可再生能源市場吸引力名列全球第五

印度政府在可再生能源方面制定的積極政策和其規(guī)劃的雄心勃勃的發(fā)展目標使其成為全球最具吸引力的可再生能源市場之一，其吸引力排名將至少在兩年內維持在全球前5名。

近日，安永會計師事務所(Ernst&Young)發(fā)布的最新版《可再生能源市場吸引力指數(shù)》報告使大家將目光聚焦在了印度，因為印度政府不但大大增加了其可再生能源裝機規(guī)劃容量，同時發(fā)布了明確的政策進行支持。該報告顯示，目前印度可再生能源市場吸引力排名全球第五?？焖贋g覽一下季度可再生能源市場吸引力指數(shù)報告我們可以發(fā)現(xiàn)，全球第五是印度自2013年5月份以來的最好排名。這次排名可以看作是印度在太陽能領域的最好表現(xiàn)。印度政府已經(jīng)宣布將把原訂2022年太陽能發(fā)電裝機總量達到22 GW的目標增加至100 GW，同時這個目標已經(jīng)被納入印度政府首次全年財務預算。

印度財政部長在最近的年度預算目標提議中概述了印度中期可再生能源發(fā)展規(guī)劃所增加的裝機量。目前印度制定的最新可再生能源發(fā)電裝機目標是到2022年達到175 GW，其中100 GW為太陽能，60 GW為風電，10 GW為小型水電，剩余5 GW為生物質能。印度政府目前已經(jīng)在計劃針對100 MW太陽能發(fā)電容量競拍一系列相關項目。同時印度也制定了專門的計劃來推動國內太陽能發(fā)電裝備的制造，此舉受到了全球太陽能企業(yè)的歡迎，比如SunEdison公司宣布投資40億美元建設一個太陽能發(fā)電模塊制造廠。

此外，印度一些州政府也制定了雄心勃勃的可再生能源目標，同時也在計劃競拍一些與太陽能發(fā)電有關的項目。報告指出，印度自2009年到2011年間在可再生能源領域的外資引進額顯著增加。這些外資投資項目得以建設的主要原因是受到印度政府之前在古吉拉特邦宣布的太陽能支持政策的影響。另外，印度風電行業(yè)當時也因為大量外資涌入而實現(xiàn)了高速發(fā)展，在那段時期裝機量有很大的提高。政府和政策的變化吸引了全球眾多領先的可再生能源公司涌向印度，包括SkyPower、FirstSolar、SunEdison和Gamesa在內的多家企業(yè)都宣布了在印度開發(fā)可再生能源項目的計劃。

20150302

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