600MW轉子法蘭連接沉孔反刮刀刀體設計與應用

李蓉 向志楊 鄧亞弟 趙毅

摘 要：本文介紹了600MW轉子法蘭連接沉孔反刮刀設計方案和應用試驗，通過該反刮刀的試用，不僅滿足了沉孔的加工精度，也解決了原加工刀體制造周期長、成本高等問題，同時也合理利用了退庫積壓刀片，進而提高了加工效率，降低了生產(chǎn)成本。

關鍵詞：反刮刀刀體；設計；切削試驗

1前言

公司在加工轉子法蘭連接沉孔時，一般采用兩種方式：一是對于加工余量≤20mm的沉孔采用進口反刮刀刀具來加工；二是對于加工余量大于20mm的沉孔采用白鋼刀來加工。而在加工600MW、1000MW機組的轉子法蘭連接沉孔時，加工余量都大于20mm，一般都使用白鋼刀來加工，但白鋼刀在加工中易磨損，隨時要人工修磨，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低。如果使用進口反刮刀刀具加工沉孔時，則就需要多把刀具才能依次加工完成，這樣就會存在刀具費用高、制造周期長等問題。

由于600MW機組轉子法蘭連接沉孔為Φmm/Φmm，其加工余量較大，因此我們根據(jù)其加工余量，并利用重型二分廠現(xiàn)有的進口KOMET反刮刀刀桿和KOMET刀片，自行設計并制造了四種規(guī)格型號的反刮刀刀體，其中三個刀體用于沉孔的粗加工，一個刀體用于沉孔的精加工，然后將自制的四種反刮刀刀體分別與現(xiàn)有的進口反刮刀刀桿、刀片裝配一體，用它們來替代進口反刮刀刀具依次加工沉孔。

但為保證產(chǎn)品加工的安全和有效性，首先要驗證自行設計和制造的切削刀具的可行性，故我們先在試驗件上進行切削試驗，待試驗件加工精度達到設計精度要求時，然后再在產(chǎn)品轉子上進行沉孔的反刮切削，進而評估該切削刀具自行應用效果及應用。

2刀體設計

2.1設計總體方案

600MW機組轉子法蘭面（圖1）上的連接沉孔Φmm/Φmm（圖2）的加工余量較大，需要多把反刮刀刀具依次加工沉孔才能保證加工精度。為了降低使用刀具成本，該反刮刀刀具的刀桿我們選用公司現(xiàn)有的KOMET反刮刀刀桿，刀片也選用公司庫存的KOMET鏜刀片，所以就只需設計反刮刀刀體即可。根據(jù)沉孔的加工余量和公司現(xiàn)有的庫存KOMET刀片，我們設計了Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm、Φ132 mm四個規(guī)格型號的刀體，其中Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm這三個刀體用于粗加工，Φ13 2 mm這個刀體用于精加工。

2.2刀體設計

2.2.1刀體材質選擇

根據(jù)刀具的加工情況，刀體材質我們選用42CrMo鋼，該鋼強度高、淬透性高、韌性好、淬火變形小，而且經(jīng)熱處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，低溫沖擊韌性良好。為便于加工，我們將42CrMo鋼熱處理后的材料硬度控制在HRC38～42內(nèi)，而且也適合與KOMET的刀桿和刀片配合使用。

2.2.2刀體結構設計

為了降低使用刀具成本，并與分廠現(xiàn)有的KOMET反刮刀刀桿配套使用，因此，刀體是根據(jù)現(xiàn)使用的KOMET反刮刀刀桿（圖3）來設計。刀桿上的芯軸將刀體聯(lián)接在一體，鍵是向刀體傳遞扭矩，切削液孔是向刀體上的刀片傳輸冷卻液。刀體采用螺釘夾緊方式固定在刀桿上，即由壓緊螺釘和壓板來夾緊。

由于轉子法蘭連接沉孔Φmm/Φmm的加工余量比較大，因此我們設計了四把反刮刀刀體，三把用于粗加工，一把用于精加工，其外形結構大體一致（圖4）。

將設計的四把反刮刀刀體設為一組，其包括四種型號，每個型號刀體的外徑a值也不一樣，其a值、主偏角Kr值及適用的庫存刀片詳見下表（表1）。

2.2.3刀體的聯(lián)接、安裝及壓緊

該反刮刀刀體結構的設計不僅依據(jù)使用的反刮刀刀桿上聯(lián)接軸、鍵、切削液孔及壓板的實際測量值，而且還考慮了該刀體的加工工藝性、裝配可靠和使用安全性等問題。因此，在設計刀體結構時，我們對刀體與刀桿的聯(lián)接、刀體與刀片的安裝及刀體的壓緊也都作了認真考慮。

刀體與刀桿的聯(lián)接主要指聯(lián)接孔與聯(lián)接軸、鍵槽與鍵的聯(lián)接，刀體聯(lián)接孔與刀桿聯(lián)接軸的聯(lián)接為緊密配合，其間間隙≤0.01mm；而鍵槽與鍵的聯(lián)接為過渡配合。為加工方便，刀體鍵槽圓角R盡量選用現(xiàn)有的能加工的銑刀R值。

刀片與刀體的安裝主要指刀片能壓緊牢固且夾緊螺釘旋入方便，因此刀體上的刀片槽及刀片螺釘孔均按照使用的刀片（型號）配作。

刀體采用兩刀刃加工，且兩刀刃刃口面保證在同一平面上，這樣不僅可以保證孔的加工尺寸精度，還可以保證孔的表面粗糙度。

為保證刀體的安全使用，其厚度不能高于刀桿聯(lián)接軸的高度尺寸，否則裝配時壓緊會不牢靠。

刀體上切削液孔的孔徑及位置要準確，這樣可以保證加工時切削液流暢且不外溢。

2.2.4刀體檢測

按照設計要求我們制造出了四種規(guī)格的刀體（圖5）。為保證切削的精確性和安全可靠性，我們對安裝好后刀體上的刀片安裝直徑和刀桿的銅套外徑分別進行了檢測，檢測結果均滿足使用要求。

3切削試驗

3.1切削試驗總體方案

為保證產(chǎn)品加工安全和有效，我們的試驗主要分兩步進行。第一步是驗證刀具的可行性，先在試驗件上進行。待切削合格后再進行第二步試驗，即在產(chǎn)品轉子上進行沉孔的反刮試驗。

試驗設備是重型二分廠PAMAΦ162數(shù)控鏜銑床。

3.2切削試驗一

試驗件：焊接切割余料

試件材料：Q235-B

試驗刀具：Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm、Φ132 mm四種規(guī)格的反刮刀

切削參數(shù)：S=450～500r/min、F=70mm/min

試驗方法：先將試件固定在工作臺上（圖6），再在試件上鉆通Φ90 mm沉孔底孔，然后依次用Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm三種規(guī)格的粗加工反刮刀加工沉孔，最后用Φ13 mm規(guī)格的精加工反刮刀將Φ mm沉孔加工出。

試驗結果：該材料易于加工、切削液傳輸流暢，切削輕快、排屑流暢，Φ mm沉孔的尺寸精度和表面粗糙度完全符合圖紙設計要求（圖7）。

3.3切削試驗二

試驗件：D660W-218100A A低壓轉子

試件材料：30Cr2Ni4MoV

試驗刀具：Φ105 mm規(guī)格的粗加工反刮刀

試驗方法：先用Φ105 mm規(guī)格的反刮刀在轉子法蘭面上進行粗加工沉孔，若加工效果滿意，就再用其它三種規(guī)格的反刮刀依次進行加工。

切削參數(shù)：S=520～560r/min、F=70mm/min

試驗結果：由于該材料沒有試件材料易于加工，刀體排屑槽比較窄小，故在加工中排屑不暢，鐵屑纏繞（圖8），加工面比較粗糙，不適合繼續(xù)加工。

3.4切削試驗三

根據(jù)首次在轉子法蘭面上加工沉孔的試驗情況來看，刀體的排屑槽設計不能滿足加工要求，導致加工中排屑不暢而影響加工質量。為此，我們對刀體原來的排屑槽進行改進，將原排屑槽斜向開通（圖9）。

將改進后的刀具再次在轉子法蘭面上進行沉孔反刮加工（圖10），試驗方法與切削參數(shù)都按參照切削試驗二來進行，其試驗效果很滿意，四把規(guī)格不同的反刮刀具在加工中排屑流暢（圖11），切削輕快，Φ mm沉孔的尺寸精度和表面粗糙度都符合圖紙設計要求，確保了切削的平穩(wěn)性與加工的精確度。

4問題與改進

由于第一刀反刮沉孔的時候，孔邊容易產(chǎn)生往里翻的毛刺，這樣每次都要用銼刀去除掉，若毛刺沒清除干凈還會造成刀桿銅套的磨損，故在Φ105mm規(guī)格的粗加工反刮刀的刀體上能增加個0.5mm×45°倒角刀最好。

5結論

通過本次反刮刀刀體的設計和切削試驗，取得如下幾方面好的效果：

（1）使用我們試制的反刮刀刀具粗、精加工轉子法蘭連接沉孔后，其加工尺寸精度和表面粗糙度均滿足設計要求。

（2）縮短了加工時間，提高了加工效率。使用該刀具后省去了原刀具隨時人工磨刀的工作時間，加工一根轉子法蘭連接沉孔時間由原來的7天減至5天半，生產(chǎn)周期大大縮短。

（3）合理消耗了庫存刀片，降低了生產(chǎn)成本。由于試制的反刮刀刀具使用的是公司退庫刀片，節(jié)省了進口刀具的購買費用和周期，而且該刀片可以加工6～9根轉子連接沉孔，達到了降本增效的目的。

（4）可將本次反刮刀刀體的設計及試削經(jīng)驗可以推廣應用到其它類似的大沉孔的反刮加工中。

參考文獻：

[1] 《刀具設計手冊》 機械工業(yè)出版社出版社

作者簡介：

李蓉（1973-），女，漢族，四川樂至人，德陽東汽有限公司工藝部，工程師，1995年至2012年在工具分廠主要從事夾、量具等工具的工藝編制，2013年至現(xiàn)在在工藝部從事技術推廣和路線工藝編制.