便攜設(shè)備加工壓縮機(jī)風(fēng)筒法蘭密封面水紋線方法研究

白俊峰　張威　張淇　張?jiān)健「稁洝⊥醢材?/p>

摘 要：離心壓縮機(jī)是應(yīng)用于石油、冶金、化工等領(lǐng)域重要的氣體壓縮設(shè)備，壓縮機(jī)法蘭形式的選用直接影響壓縮機(jī)與管道連接的密封效果，其中風(fēng)筒法蘭上的密封水線可提高密封性，但水紋線的加工是壓縮機(jī)制造過程中的難題。以某型壓縮機(jī)為試驗(yàn)對象，利用便攜式法蘭端面加工設(shè)備對風(fēng)筒法蘭密封面進(jìn)行加工，驗(yàn)證了產(chǎn)品加工質(zhì)量，改變了傳統(tǒng)鏜、銑床加工方法，經(jīng)計(jì)算，縮短了產(chǎn)品制造周期，節(jié)約了加工成本，為離心壓縮機(jī)風(fēng)筒法蘭密封面水紋線的加工提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為優(yōu)化加工工藝奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī)；水紋線；便攜設(shè)備；加工方法

中圖分類號：TH452 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）03-0118-03

Abstract： Centrifugal compressor is an important gas compression equipment used in petroleum， metallurgy， chemical industry and other fields. The selection of compressor flange type directly affects the sealing effect of the connection between compressor and pipeline， and the sealing waterline on the duct flange can improve the sealing performance. But the water line processing is a difficult problem in the compressor manufacturing process. Taking a certain type of compressor as the subject， the sealing surface of the air tube flange is processed using the portable flange end face processing equipment， the processing quality of the product is verified， the processing method of the traditional boring and milling machine is changed， and the product manufacturing period is shortened by calculation. This saves the processing cost， provides the practical experience for the machining of the sealing surface of the centrifugal compressor air duct flange， and lays the technical foundation for the optimization of the processing technology.

Keywords： centrifugal compressor； water stripe line； portable equipment； processing method

引言

離心壓縮機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位，尤其是在天然氣輸送領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。本文是以某型離心式壓縮機(jī)機(jī)殼為例，如圖1所示。由于加工工藝要求，壓縮機(jī)的風(fēng)筒法蘭必須焊接至機(jī)殼上后再對法蘭平面、止口進(jìn)行加工，這樣就只能利用鏜床或銑床設(shè)備對其進(jìn)行加工。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，壓縮機(jī)風(fēng)筒屬于突面（RF）法蘭，圖紙技術(shù)要求中明確指出在法蘭密封面上加工水紋線，要求刀具的圓角半徑應(yīng)不小于1.5mm，形成的鋸齒形同心圓或螺旋齒槽深度約為0.05mm，節(jié)距約為0.45-0.55mm。因此，利用現(xiàn)有鏜床或銑床設(shè)備加工，在保證生產(chǎn)效率的前提下，很難滿足設(shè)計(jì)要求。

1 傳統(tǒng)水紋線的加工方法

傳統(tǒng)水紋線加工方法為采用φ3或直徑更大的球頭銑刀，通過數(shù)控龍門銑床或數(shù)控鏜床X軸與Y軸聯(lián)動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)加工，如圖2所示。由于機(jī)殼水紋線加工精度較高，加工前需將風(fēng)筒法蘭密封面找平，找平后方可進(jìn)行加工，加工進(jìn)給最優(yōu)為螺旋線形式，從法蘭密封面一側(cè)進(jìn)刀，從另一側(cè)出刀。此方法加工水紋線效果良好，但加工效率較低，加工時(shí)間由機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量決定，占用廠內(nèi)數(shù)控設(shè)備時(shí)間較長，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

2 便攜設(shè)備加工方法

鑒于傳統(tǒng)加工方法效率低下，占用數(shù)控設(shè)備時(shí)間較長所帶來的加工成本升高的缺點(diǎn)，提出了采用便攜法蘭加工設(shè)備來提高生產(chǎn)效率，設(shè)備外型如圖3所示。

此設(shè)備操作簡單，可滿足一組操作人員在不使用機(jī)床設(shè)備的前提下，完成對法蘭密封面水紋線的加工工作。因此，可在離心壓縮機(jī)機(jī)殼完成所有加工工序后，將機(jī)殼吊運(yùn)至零件存放區(qū)，安排2名操作人員攜帶便攜法蘭加工設(shè)備對風(fēng)筒法蘭水紋線進(jìn)行加工，此方法可有效避免對生產(chǎn)設(shè)備的占用。

2.1 設(shè)備裝夾

以某型號便攜法蘭加工設(shè)備為例，設(shè)備固定支座與加工機(jī)器采用分體機(jī)構(gòu)，此設(shè)備固定支座采用內(nèi)孔支撐方式，將壓縮機(jī)風(fēng)筒法蘭內(nèi)孔撐緊后實(shí)現(xiàn)對加工機(jī)器的固定，設(shè)備固定的穩(wěn)定程度直接決定了水紋線加工的質(zhì)量，支座安裝如圖4所示。

2.2 設(shè)備找正

待固定支座安裝完成后，需要將加工機(jī)器固定于固定支座上，鑒于此型號壓縮機(jī)風(fēng)筒法蘭端面垂直于水平地面，為保證設(shè)備加工的穩(wěn)定性，需要對設(shè)備進(jìn)行良好配重。由于待加工法蘭屬于精加工完成狀態(tài)，因此，在加工水紋線前需要對法蘭進(jìn)行打表找正，根據(jù)水紋線技術(shù)要求，需要以法蘭密封面端面為基準(zhǔn)找平，打表得不超過0.05mm，以法蘭內(nèi)孔或止口外圓打表找正，打表不得超過0.10mm。打表過程如圖5所示。

2.3 設(shè)備加工

在正式加工前，需選用合適的加工刀具。通過分析，可采用刃磨良好的焊接刀具或機(jī)夾刀具進(jìn)行加工，為保證加工質(zhì)量，可選用尖刀形式的車刀，但需滿足刀具圓角半徑不小于1.5mm。本試驗(yàn)采用機(jī)夾刀具進(jìn)行加工，刀具形式如圖6所示。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，水紋線節(jié)距約0.45-0.55mm，通過調(diào)節(jié)設(shè)備，本次試驗(yàn)選用加工節(jié)距為0.528mm，走刀形式為由外向內(nèi)。

經(jīng)過4次試驗(yàn)，在加工過程中均產(chǎn)生振刀紋，通過分析可知，以下3個(gè)方面為主要原因：（1）由于此設(shè)備采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，需要廠區(qū)穩(wěn)定的氣源。（2）刀具圓角較大，切削載荷較大，需要調(diào)整合適切削參數(shù)。（3）設(shè)備剛度相比普通機(jī)床剛度較差。

為避免在加工過程中振刀紋的再次出現(xiàn)，要求如下：（1）氣源壓力不得低于6公斤，同時(shí)氣源流量波動(dòng)不得過于明顯。（2）刀具背吃刀量不得過小，本試驗(yàn)不得小于

0.10mm。（3）設(shè)備轉(zhuǎn)速不得過高，本試驗(yàn)不得大于每分鐘7轉(zhuǎn)。（4）加工過程中設(shè)備固定支架不得存在振動(dòng)。（5）為提高加工表面質(zhì)量，可適量刷涂切削液。

通過分析，再次試驗(yàn)將以上所有加工因素進(jìn)行了深入考慮，經(jīng)過檢查，加工后的水紋線質(zhì)量良好，符合設(shè)計(jì)圖紙要求，加工過程如圖7所示，水紋線加工效果如圖8所示。

3 加工效率

便攜設(shè)備操作簡單，安裝方便，為便于計(jì)算實(shí)際生產(chǎn)效率，需計(jì)算加工一個(gè)風(fēng)筒法蘭所需總體時(shí)間，總體時(shí)間是支座安裝時(shí)間、找正時(shí)間、換刀對刀時(shí)間、調(diào)整參數(shù)時(shí)間、加工時(shí)間及拆卸設(shè)備時(shí)間的總和時(shí)間。

本次試驗(yàn)支座設(shè)備安裝時(shí)間約為30分鐘；找正時(shí)間約為90分鐘；換刀對刀時(shí)間約為15分鐘；調(diào)整參數(shù)時(shí)間約為5分鐘；離心壓縮機(jī)風(fēng)筒法蘭密封面徑向?qū)挾燃s為108mm，實(shí)際試驗(yàn)進(jìn)給量約為3mm/min，在轉(zhuǎn)速不變的前提下，實(shí)際完成車削所花費(fèi)的加工時(shí)間約為35分鐘；拆卸設(shè)備時(shí)間約為20分鐘。

綜上所述，利用便攜法蘭加工設(shè)備，加工一個(gè)直徑約700mm的風(fēng)筒法蘭水紋線時(shí)間約為195分鐘，即3小時(shí)15分鐘；利用傳統(tǒng)方法加工一個(gè)同樣尺寸的風(fēng)筒法蘭水紋線需至少10小時(shí)，同時(shí)還需占用數(shù)控加工設(shè)備，通過對比可知，采用便攜設(shè)備加工風(fēng)筒法蘭的時(shí)間相比于傳統(tǒng)機(jī)床加工年時(shí)間節(jié)省約7小時(shí)。由此可判斷，利用便攜設(shè)備加工離心壓縮機(jī)的風(fēng)筒法蘭水紋線可大大提高加工效率，縮短生產(chǎn)周期。

4 結(jié)束語

通過對便攜式法蘭加工設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)研究，將某型號離心壓縮機(jī)風(fēng)筒法蘭作為主要研究對象，通過分析水紋線技術(shù)要求，確定了切削刀具，優(yōu)化了便攜設(shè)備在加工風(fēng)筒法蘭水紋線過程中的切削參數(shù)，證明了便攜設(shè)備加工離心壓縮機(jī)風(fēng)筒法蘭水紋線的可行性；同時(shí)通過計(jì)算對比得出，利用便攜設(shè)備加工壓縮機(jī)風(fēng)筒法蘭水紋線所需時(shí)間較傳統(tǒng)方法縮減約70%，提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品成本。

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