黃登水電站座環(huán)加工機床調(diào)整問題的分析和對策

束長磊，高曉剛

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

黃登水電站座環(huán)加工機床調(diào)整問題的分析和對策

束長磊，高曉剛

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

黃登水電站座環(huán)現(xiàn)場進行組焊，機坑測定后進行現(xiàn)場加工，加工機床為廠家提供的銑床，由于機床為4個電站使用過的舊設(shè)備，在安裝和調(diào)整過程中出現(xiàn)了不少問題，通過對發(fā)現(xiàn)的問題分析并制定相應(yīng)的對策，提高了座環(huán)加工的效率，保證了加工質(zhì)量。

座環(huán)加工；機床；調(diào)整

1 概述

黃登水電站為大型地下廠房水電站。電站共裝設(shè)4臺套立軸混流式水輪發(fā)電機組。水輪機座環(huán)分6瓣到貨，現(xiàn)場進行組裝焊接。機坑測定后在機坑內(nèi)進行現(xiàn)場加工，加工機床為廠家提供，機床主要由安裝基礎(chǔ)、可調(diào)整底座、回轉(zhuǎn)工作臺、立柱、轉(zhuǎn)臂、后臂、升降架、轉(zhuǎn)臂升降傳動系統(tǒng)、滑臺、銑削頭、立柱支撐機構(gòu)及電器控制系統(tǒng)等組成。機床在機坑內(nèi)找正就位后，通過橫臂的升降和滑臺的移動使銑頭靠近加工部位，調(diào)整銑頭主軸的伸縮確定切削深度，選擇合適的切削速度和進給速度即可進行加工。主切削運動采用變頻電機及皮帶輪傳動，通過變頻器實現(xiàn)無級調(diào)速。回轉(zhuǎn)運動則由回轉(zhuǎn)工作臺帶動立柱及橫臂實現(xiàn)，回轉(zhuǎn)工作臺采用交流伺服電機驅(qū)動，無級調(diào)速。橫臂的升降采用單電機雙絲杠螺母副同步驅(qū)動。銑頭水平及豎直方向移動均為手動。

圖1 座環(huán)加工機床簡圖

2 加工前機床的調(diào)整

2.1 轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)水平調(diào)整

（1）將轉(zhuǎn)臂升至座環(huán)待加工面上方位置，安裝前臂斜拉桿；并鎖緊轉(zhuǎn)臂；

（2）在銑頭端部吸標(biāo)尺，以其中一條刻度線為檢查基準(zhǔn)線；

（3）在座環(huán)上合適的位置架設(shè)水準(zhǔn)儀（精度0.1 mm），調(diào)節(jié)水準(zhǔn)儀，使水準(zhǔn)儀基準(zhǔn)線與選定的標(biāo)尺刻度線重合；

（4）轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臂，以底座8個調(diào)整螺桿對應(yīng)位置為檢測點，讀取水準(zhǔn)儀基準(zhǔn)線與標(biāo)尺刻度線的高度差值；

（5）調(diào)整底座豎直螺桿，使水準(zhǔn)儀基準(zhǔn)線與標(biāo)尺刻度線重合；

黃登水電站座環(huán)加工首先加工底環(huán)板的水平面，機床組裝完成后首先進行機床轉(zhuǎn)臂水平的調(diào)整，根據(jù)對調(diào)整底座的調(diào)整轉(zhuǎn)臂水平在最佳位置時水平為0.4 mm，（見表1）：經(jīng)過與廠家監(jiān)理商定，轉(zhuǎn)臂水平暫以0.4 mm進行試加工，根據(jù)試加工情況再進行調(diào)整。

表1 加工前機床轉(zhuǎn)臂水平

圖2 轉(zhuǎn)臂水平測量

2.2 滑梁徑向移動水平調(diào)整

（1）將找正平尺徑向放置在座環(huán)加工面上，用框式水平儀調(diào)平，誤差≤0.02 mm；

（2）在銑頭端部支放百分表；

（3）手搖滑梁，使前臂徑向移動，用百分表檢查誤差值；（如圖 3）

（4）調(diào)整斜拉筋的拉緊螺母，使徑向移動水平誤差≤0.03 mm。

圖3 滑梁徑向水平檢查

2.3 刀盤回轉(zhuǎn)水平調(diào)整

（1）將找正平尺徑向放置在座環(huán)加工面上，用框式水平儀調(diào)平，誤差≤0.02 mm；

（2）在刀盤上支放百分表；

（3）回轉(zhuǎn)刀盤在找正平尺上，檢查水平誤差（如圖 4）；

（4）通過銑頭部件的微調(diào)機構(gòu)調(diào)整刀盤水平，誤差≤0.02 mm。

圖4 刀盤回裝水平檢查

3 試加工過程中機床轉(zhuǎn)臂水平的檢查

機床調(diào)整完成后，根據(jù)測量的底環(huán)板數(shù)據(jù)進行試加工，先從高點進行進刀，整環(huán)進行加工，直至能加工到低點。對底環(huán)板進行試加工后對加工面水平進行測量，加工面水平為1.4 mm，加工面的水平超差嚴(yán)重，隨后測量轉(zhuǎn)臂水平為1.00 mm：且與加工前數(shù)據(jù)沒有任何的對比性和規(guī)律性（表2）。

表2 試加工機床轉(zhuǎn)臂水平

4 機床的再次檢查和調(diào)整

4.1 原因分析

由于試加工后的加工面和轉(zhuǎn)臂水平的數(shù)據(jù)均嚴(yán)重超標(biāo)，故加工停止，進行原因分析。通過試加工過程中的觀察，在加工過程中，機床的銑頭有跳動的現(xiàn)象，分析原因，在調(diào)整滑梁徑向移動水平時，前臂斜拉桿為松動狀態(tài)，若鎖緊，滑梁則抬頭，滑梁徑向移動水平超標(biāo)。

通過對試加工后轉(zhuǎn)臂水平的測量數(shù)據(jù)分析，測量數(shù)據(jù)沒有規(guī)律，和試加工前的數(shù)據(jù)對比也沒有任何的可比性。分析認(rèn)為轉(zhuǎn)臂的水平問題應(yīng)該不在底座，可能是立柱垂直度不好，頂部支撐拉桿受力不均勻造成的。通過測量頂部支撐和立柱頂端的間隙，發(fā)現(xiàn)對稱間隙相差3 cm，原因為頂部支撐拉桿安裝完成后沒有再次檢查頂部支撐的水平。

4.2 機床再次調(diào)整

松開頂部支撐拉桿，并制作4個調(diào)整頂絲，調(diào)整頂部支撐水平，水平調(diào)整在0.5 mm以內(nèi)后，安裝支撐拉桿及拉緊螺母，并與拉桿座聯(lián)接，同時對稱旋緊拉桿螺母，使拉桿對稱、均勻受力，頂部支撐架不發(fā)生位移。再次復(fù)測頂部支撐的水平（測量頂部支撐與立柱頂部的間隙），在1 mm以內(nèi)。

頂部支撐調(diào)整完成后，測量轉(zhuǎn)臂水平，根據(jù)測量的結(jié)果，對機床底座進行調(diào)整。在調(diào)整過程中，按照盡量向下壓緊高點位置螺桿進行調(diào)整。調(diào)整兩次以后，轉(zhuǎn)臂的水平已經(jīng)基本有規(guī)律，經(jīng)過6次調(diào)整，轉(zhuǎn)臂水平調(diào)整在0.15 mm，滿足設(shè)計和加工要求（表3）。

表3 機床再次調(diào)整后轉(zhuǎn)臂水平

刀盤徑向水平調(diào)整，拉緊前臂斜拉桿，并在轉(zhuǎn)臂和中心柱之間采用槽鋼連接，增加前臂的斜拉力，同時在轉(zhuǎn)臂上增加配重，確保在加工過程中不出現(xiàn)跳動現(xiàn)象。在銑頭和轉(zhuǎn)臂連接處的下部 采用加墊的方式調(diào)整銑頭的水平。在加工面上涂色標(biāo)記，進行試加工，根據(jù)對標(biāo)記加工和框式水平儀的復(fù)測，進行加墊調(diào)整，確認(rèn)刀盤徑向水平滿足要求。但是加墊的方式只能調(diào)整一個刀盤距離的水平，不能保證整個滑梁的水平。所以每環(huán)加工完成后以及每次換刀片都需要復(fù)測和調(diào)整刀盤的徑向水平。

5 座環(huán)加工

機床調(diào)整合格后，對底環(huán)板進行正式加工，在加工過程中測量轉(zhuǎn)臂的水平均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，加工面的水平和轉(zhuǎn)臂水平吻合。在精加工過程中，控制進刀量，勤測量。加工面水平在0.30 mm以內(nèi)后進行手動進刀，分段進行加工高點位置。加工后底環(huán)板水平控制在0.15 mm以內(nèi)。

底環(huán)板加工完成后進行支持環(huán)法蘭面加工，加工前同樣測量轉(zhuǎn)臂水平，刀盤徑向和周向水平。并按照上述調(diào)整方式進行調(diào)整，確保機床加工前各參數(shù)滿足加工要求。支持環(huán)加工除了要保證支持環(huán)法蘭面的水平還要兼顧整個導(dǎo)水機構(gòu)的開檔尺寸，確保座環(huán)加工完成后導(dǎo)葉端面間隙符合設(shè)計要求。

6 總結(jié)

通過對加工機床頂部支撐的調(diào)整，確保中心立柱的垂直度；在調(diào)整底座調(diào)整螺桿時采用盡量向下壓緊高點位置螺桿的方法，以及對滑梁轉(zhuǎn)臂進行配重和增加斜拉，調(diào)整轉(zhuǎn)臂的水平；在銑頭部位加墊的方式進行刀盤徑向水平的調(diào)整，確保了機床轉(zhuǎn)臂水平和銑頭刀盤的水平，使加工機床符合加工標(biāo)準(zhǔn)，提高了加工效率，保證了加工質(zhì)量。

黃登電站的加工機床為已經(jīng)使用了4個電站的舊設(shè)備，過程中電氣問題很多，伺服電機經(jīng)常跳閘；且加工刀盤直徑小，加工面較大，每次換刀盤位置時候還需要再次進行加墊調(diào)整刀盤的徑向水平；另外在加工過程中升降臂的軸承斷裂，轉(zhuǎn)臂的升降不能實現(xiàn)自動，現(xiàn)場采用橋機配合手拉葫蘆進行升降。

在加工過程中，對車床的轉(zhuǎn)臂水平和銑頭跳動等現(xiàn)象采取了一系列的積極、有效的措施，使得座環(huán)加工的最終尺寸滿足要求，確保了加工質(zhì)量，保證了加工工期，希望以上的調(diào)整和處理方法對同類型電站提供借鑒。

TH182

B

1672-5387（2017）10-0067-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.023

2017-07-21

束長磊（1984-），男，工程師，從事水電站機電安裝管理工作。