汽輪發(fā)電機(jī)制造過程中超精度加工的應(yīng)用

耿亮

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，制造業(yè)得到了很大進(jìn)步。汽輪發(fā)電機(jī)制造企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，為了能夠獲得更好的發(fā)展就必須提高汽輪發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量。汽輪發(fā)電機(jī)的制造過程是十分復(fù)雜的，包含很多加工環(huán)節(jié)，其中每個(gè)環(huán)節(jié)的精度都會(huì)影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量，所以汽輪發(fā)電機(jī)制造企業(yè)應(yīng)該結(jié)合自身生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)加強(qiáng)精度加工。文章在分析超精度加工理論的基礎(chǔ)上，提出如何進(jìn)行更好的超精度加工，保證汽輪發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量滿足使用者的實(shí)際需求。希望能夠給相關(guān)人士提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：超精密加工；汽輪發(fā)電機(jī)；制造；應(yīng)用

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的影響下制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段，汽輪發(fā)電機(jī)制造成為了制造行業(yè)中的重要部分。為了滿足使用者對(duì)產(chǎn)品的要求，就必須加強(qiáng)汽輪發(fā)電機(jī)的各項(xiàng)使用性能，而超精度加工的使用則能夠有效地提高汽輪發(fā)電機(jī)的整體性能。在進(jìn)行汽輪發(fā)電機(jī)制造過程中除了需要專業(yè)的技術(shù)人才之外，還應(yīng)該采取科學(xué)的加工工藝，才能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)的質(zhì)量。

通過對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)生產(chǎn)工藝進(jìn)行總結(jié)，我們可以發(fā)現(xiàn)其具有以下特點(diǎn)。第一，當(dāng)前汽輪發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)模式主要以小批量形式為主。就算在比較大型的汽輪發(fā)電機(jī)生產(chǎn)基地由于受到生產(chǎn)場(chǎng)地及設(shè)備的影響也很慢同時(shí)生產(chǎn)兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的汽輪發(fā)電機(jī)。第二，汽輪發(fā)電機(jī)生產(chǎn)所需的零件基本都是單件的，但是其中定子繞組卻是批量進(jìn)行生產(chǎn)的，而且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷的進(jìn)行生產(chǎn)。第三，在進(jìn)行汽輪發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的工程中是不存在試生產(chǎn)環(huán)節(jié)的。一旦設(shè)計(jì)出新的汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)型就會(huì)直接生產(chǎn)數(shù)來發(fā)往電站進(jìn)行試運(yùn)行，而且新型汽輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)和工藝生產(chǎn)都是在生產(chǎn)車間完成。生產(chǎn)人員需要對(duì)樣機(jī)進(jìn)行仔細(xì)試驗(yàn)，獲得相應(yīng)的樣機(jī)成果，方便后期的大批量投產(chǎn)。第四，由于汽輪發(fā)電機(jī)屬于重型電機(jī)制造工藝，所以其所需的零部件制造工藝需要遵循工序集中原則進(jìn)行統(tǒng)一安排生產(chǎn)。在生產(chǎn)的過程中復(fù)雜零部件的放置、找正等輔助工時(shí)占總工時(shí)的大部分。汽輪發(fā)電機(jī)所需要的零部件制造設(shè)備除了通用機(jī)床外，還需要大量的非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床。為了保證零部件生產(chǎn)效率，往往需要對(duì)某些零件進(jìn)行盡可能多的同時(shí)生產(chǎn)加工，并且使所生產(chǎn)零件的尺寸可以互換。這些生產(chǎn)工藝特點(diǎn)也說明了汽輪發(fā)電機(jī)制造過程中需要的精度要求比較高，而且不存在二次加工的機(jī)會(huì)，所以生產(chǎn)企業(yè)必須注重零部件的加工精度，在未來的汽輪發(fā)電機(jī)制造過程中超精度加工的應(yīng)用是必然趨勢(shì)，同時(shí)也是需要不斷提高的方面。

轉(zhuǎn)子軸是汽輪發(fā)電機(jī)生產(chǎn)中的重要零件，其轉(zhuǎn)軸主要是對(duì)合金鋼經(jīng)過熱處理工藝鍛造而成，而且在加工的過程中需要大量的切削工藝，轉(zhuǎn)軸中所有的下線槽都需要在大型的轉(zhuǎn)子銑上加工完成，轉(zhuǎn)軸加工中每道工序的質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量，所以必須保證轉(zhuǎn)子銑的精度滿足加工要求。通常來說，汽輪發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度都在十米以上，所以在生產(chǎn)過程中裝卡就存在一定的難度，合理的裝卡方式能夠保證轉(zhuǎn)軸的穩(wěn)定性，而且還能夠在一定程度上保證其他零部件位置的精確性。不過要想保證裝卡方式符合裝配要求就需要與之配套的非標(biāo)設(shè)備，而且對(duì)硬件的要求也非常高，往往難以實(shí)現(xiàn)。由于轉(zhuǎn)軸生產(chǎn)中需要大量的切削工藝，所以可能在轉(zhuǎn)軸端部出現(xiàn)擺動(dòng)的現(xiàn)象，進(jìn)而影響到周圍其他零部件的穩(wěn)定性，使得汽輪發(fā)電機(jī)制造精確性很難得到保證。由此可見，精度加工對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)制造來說是至關(guān)重要的。汽輪發(fā)電機(jī)制造企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)，不斷研發(fā)新型的超精度加工技術(shù)，當(dāng)前比較先進(jìn)的超精度加工技術(shù)就是數(shù)控復(fù)眼加工技術(shù)，顧名思義就是從多個(gè)視角對(duì)零部件的加工尺寸進(jìn)行確認(rèn)，最大限度地滿足了零部件的生產(chǎn)要求。

世界先進(jìn)國(guó)家早在二十世紀(jì)九十年代就已經(jīng)提出了轉(zhuǎn)子軸加工過程中公差應(yīng)該在零點(diǎn)零一三毫米的加工要求，但是由于我國(guó)當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀，想要達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還比較困難，所以為了能夠促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展，就需要生產(chǎn)企業(yè)能夠通過不斷研發(fā)新型的超精度生產(chǎn)工藝來彌補(bǔ)生產(chǎn)上的不足。

當(dāng)前的轉(zhuǎn)軸加工中加工方法可以分為精車和精磨，其中精車主要采用快速伺服車削，雖然這種方法能夠提高車削的速度，但是經(jīng)常會(huì)在加工中出現(xiàn)轉(zhuǎn)軸端部震動(dòng)的情況，這會(huì)損耗轉(zhuǎn)軸的壽命，所以當(dāng)前開始使用慢速伺服車削生產(chǎn)技術(shù)。通過大量的生產(chǎn)時(shí)間，我們發(fā)現(xiàn)在實(shí)際交工中經(jīng)常出現(xiàn)切削瘤、刀具磨損等問題，必須引起相關(guān)加工人員的重視。為了能夠提高加工質(zhì)量，應(yīng)該在檢測(cè)方式上和精加工的某些特性相吻合，對(duì)機(jī)床部件、機(jī)床整體設(shè)備等進(jìn)行定期檢測(cè)。對(duì)加工后的零部件也應(yīng)該按照相應(yīng)的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)。特別需要注意的是在檢測(cè)中應(yīng)該注重在位線測(cè)量，這樣才能夠進(jìn)一步提高動(dòng)態(tài)加工的精度。

轉(zhuǎn)子軸車序的加工工序往往會(huì)安排在350t以上的重型數(shù)控臥車上進(jìn)行，而大型機(jī)床的裝卡工作尤為重要。為此一般在加工600MW～1000MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸時(shí)需配制與350t重型數(shù)控臥車萬(wàn)向節(jié)成套使用的轉(zhuǎn)軸精車工具，350t重臥中心架配套使用的靜壓支撐瓦和普通烏金頭等一批專用工具。對(duì)于支撐工具的使用我們應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待，因?yàn)橹蔚撵o態(tài)設(shè)計(jì)往往非常關(guān)鍵，油膜或者汽膜的變化對(duì)于精度加工影響較大，所以目前汽（輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸車序加工常規(guī)工藝方法為萬(wàn)向節(jié)-雙托架支撐方式，即由萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳遞力矩，在轉(zhuǎn)軸汽、勵(lì)端軸頸或擋油臺(tái)等部位采用中心架支撐的方式，采用這種加工工藝能很好地解決由于機(jī)床自身傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（機(jī)械部件）間隙等因素對(duì)加工精度帶來的負(fù)面影響。

百萬(wàn)級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸承跨距約為13130mm，六十萬(wàn)級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸承跨距為10061.2mm，本體部分外圓直徑為1270mm，故其靜撓度較600MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸更大。由于百萬(wàn)級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)的上述特點(diǎn)，繼續(xù)保證機(jī)械加工的尺寸和形位公差變得更加困難。百萬(wàn)級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸勵(lì)結(jié)構(gòu)較為細(xì)長(zhǎng)脆弱，在加工過程中受其自身?yè)隙扔绊?，尺寸和形位公差均很難保證。針對(duì)此種現(xiàn)象，在百萬(wàn)級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸車序加工中引入第三支撐的概念。三點(diǎn)支撐，以盡可能減小轉(zhuǎn)軸撓度對(duì)機(jī)械加工所帶來的不利影響。在車削加工時(shí)，將專用中心架及支撐在勵(lì)端段適當(dāng)位置，以滿足接下來的車削任務(wù)。

雖然采取合理的加工工藝能夠有效地改善加工效果，但是并不能在根本上解決產(chǎn)品的精度問題，其中加工工具的選擇對(duì)于精度的影響是很大的。當(dāng)前的制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到納米時(shí)代，如何提高產(chǎn)品的精度已經(jīng)成為制造業(yè)必須考慮的問題之一。當(dāng)前比較關(guān)鍵的加工工具是刀具、磨具以及刃磨技術(shù)。金剛石刀具是當(dāng)前精密切削的主要加工工具，通過精密刃磨能夠保證刃口的鈍圓半徑在二到四微米之間，并且提出相應(yīng)的檢測(cè)方法。其他的加工工具也應(yīng)該以保證產(chǎn)品精度為前提進(jìn)行選擇。

總而言之，當(dāng)前在汽輪發(fā)電機(jī)制造過程中使用超精度加工技術(shù)已經(jīng)證明我國(guó)制造領(lǐng)域得到了快速發(fā)展，在不久的將來該技術(shù)必然會(huì)應(yīng)用到其他領(lǐng)域，進(jìn)一步提高我國(guó)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。超精度加工技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展不論是對(duì)制造業(yè)來說還是其他行業(yè)來說都是極為重要的，作為技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的認(rèn)識(shí)程度，并積極地進(jìn)行思考和創(chuàng)新，總結(jié)出該技術(shù)在實(shí)踐中的不足之處并通過某種技術(shù)手段來彌補(bǔ)自身的缺點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化超精度加工技術(shù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，使其更加適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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