高中壓外缸銑削工序制造研究

邱興渺 熊運龍 王 強

（東方汽輪機有限公司，四川 德陽618000）

1 產品概述

汽輪機作為發(fā)電廠的主要設備，也被廣泛的運用于冶金工業(yè)、化學工業(yè)、艦船動力裝置中。其中汽輪機的機殼部分——通常稱作為：汽缸，它是汽輪機的靜止密封器，是汽輪機結構中最大的零件，按照蒸汽參數分為：高、中壓汽缸和低壓汽缸。其中高中壓汽缸一般采用合金鋼結構，有單層缸和雙層缸兩種形式，本文研究的高中壓汽缸為雙層缸中的外缸，由上、下半構成。

2 高中壓外缸加工工序及作業(yè)時間

以35 萬機組的高中壓外缸加工工序及作業(yè)時間為例：劃汽缸上、下半各余量線（1 天）、鉆汽缸上、下半通孔（9 天）、銑汽缸上半中分面通孔刮面（5 天）、銑汽缸下半中分面螺孔螺紋（2 天）、銑削汽缸上、下半中分面，開檔、內圓，內腔及背部搭子等（24 天）、鉆床加工內腔、背部的孔（6 天）、鉗工把合上下半，鉆床合鉸銷孔（2天）、水壓試驗（7 天）、鏜床加工管口坡口（8 天）、鉆上、下半背部各測溫孔（1 天）、鉗工清理汽缸上、下半（2 天）。總共作業(yè)時間67 天，其中銑削工序24 天，占總時間約36%，可以看出，銑削工序是高中壓外缸加工過程中的關鍵工序，本文就從高中壓外缸的銑削工序進行研究。

3 高中壓外缸銑削工序介紹及分析

3.1 高中壓外缸銑削工序介紹

高中壓外缸上半銑削工序：

（1）中分面半精銑：上龍門銑，半精銑水平中分面，留1mm 余量，進行探傷。

（2）內腔半精銑：按龍門鉆基準分別設置零點，換直角銑頭，裝槽銑刀，對汽缸內腔的內圓和開檔進行半精銑，單邊留量1mm。

（3）中分面精銑：更換延伸銑頭，裝面銑刀，精銑準汽缸水平中分面。

（4）內腔預加工：轉換直角銑頭，裝槽銑刀，對汽缸上半內腔的內圓和開檔進行分別精銑，汽封檔留約0.3mm 配作余量。轉換延伸銑頭，裝鏜刀，對內腔管口、鍵槽、定位環(huán)缺口等部位進行加工。

高中壓外缸下半銑削工序與上半一致。不同的是，高中壓外缸下半汽封檔尺寸是按圖加工準。

預合缸工序：汽缸下半內圓開檔加工準后，將汽缸上半翻身中分面朝下扣在下半上，測出汽缸上半汽封檔錯位量，做好標記，記錄數據。

汽缸上半汽封檔配銑：將汽缸上半吊下后翻身至中分面朝上，吊至龍門銑機床上，轉換角銑頭，裝槽銑刀，根據錯位量，配銑汽缸的汽封檔。

再次合缸檢查：汽缸上半汽封檔加工后，再次吊下機床翻至中分面朝下，扣在汽缸下半上，檢查汽缸中分面間隙、內缸各開檔、汽封等部位的有無錯位數據，滿足技術要求。

汽缸上、下半背部工序：汽缸上半、下半中分面朝下，上龍門銑機床，轉換延伸銑頭，裝面銑刀，加工汽缸背部搭子凸臺，換鉆頭進行點孔。

3.2 高中壓外缸銑削工序分析

銑削工序分析：半精銑內圓時更換附件4 次、換刀片6 次，用時4 小時，半精銑中分面時更換附件2 次，換刀片2 次，用時2 小時，精銑中分面、精銑內圓精銑開襠、各開襠倒角時更換附件4 次，換刀片14 次，用時8 小時，汽封點孔、汽封窩殼毛坯、內缸搭子側面時更換附件2 次，換刀8 次，用時4 小時，高壓、中壓進汽管、定位環(huán)缺口、中分面密封槽等內容時更換附件2 次、換刀片70 次，用時22 小時，預合缸、測量錯位，用時8 小時，上半重新上活找正,配準汽封時更換附件2 次、換刀4 次、4 小時，二次合缸檢查錯位，6小時，背部工步更換附件2 次，換刀40 次，用時16 小時?？梢钥闯觯?/p>

（1）機床設備附件、加工刀片的轉換次數多，用時長。高中壓外缸上、下半整個銑削工序加工過程中轉換的設備附件、刀片次數有157 次，用時55 小時。

（2）高中壓外缸上、下半合缸有2 次，占用機床時間14 小時，造成機床等待。

（3）高中壓外缸上半汽封檔尺寸的配銑、再次合缸檢查，需要對汽缸上半翻身2 次，裝卡、找正，用時12 小時。

（4）由于高中壓外缸上、下半單獨分開加工，汽缸的內腔、開檔等部位在合缸時出現錯位，需要合缸后返修，再次合缸檢查確認，不利于汽缸加工質量的控制。

4 高中壓外缸銑削工序優(yōu)化

4.1 銑削工序優(yōu)化的原理

根據高中壓外缸的銑削工序過程分析，有以下兩個主要影響因素：

（1）汽缸上、下半存在類似部位加工，如中分面銑削、內圓開檔加工、管口及鍵等，可以采用相同附件、刀具。而實際執(zhí)行過程中，上、下半分開加工，相同工序未并行，導致重復更換附件、刀具，增加了輔助時間。

（2）汽缸上半汽封留量，預合缸測錯位，配銑，再次合缸檢查。存在數據測量、汽缸上半重新上活找正的作業(yè)時間的浪費。

針對這些主要影響因素，從以下兩個方面進行優(yōu)化：

（1）為了減少設備附件、加工刀具的多次更換，降低輔助時間浪費，高中壓外缸上、下半同時上機床，使用相同的設備附件及刀具可以將汽缸上、下半的相同部位一起加工。

（2）為了減少合缸次數、汽缸翻身后配銑準汽封檔尺寸，高中壓外缸上、下半汽封檔部位進行合鏜加工。

4.2 銑削工序的優(yōu)化方案

汽缸上、下半裝夾及中分面半精加工：高中壓外缸上半、下半水平中分面朝上同時上龍門銑機床，半精銑上、下半水平中分面，留1mm余量，進行探傷。

汽缸上、下半內腔加工：設置零點，轉換直角銑頭，裝面槽銑刀，對上半、下半內腔開檔進行半精加工，再更換延伸銑頭，合格后精銑準汽缸上、下半水平中分面，然后轉換直角銑頭，裝槽銑刀，對汽缸上、下半內腔的內圓和開檔進行精銑，上、下半汽封留量，轉換延伸銑頭，裝鏜刀，對汽缸上、下半內腔管口、鍵槽、定位環(huán)缺口等部位進行加工。

汽缸上、下半汽封合鏜：汽缸上半內腔加工完后，吊下機床，將汽缸翻身至中分面朝下，同時將上、下半汽缸合缸用的中分面等部位清理完毛刺，然后將汽缸上半扣在下半汽缸中分面上，推正上、下半汽缸，裝好銷子，把緊靠近汽封檔處的螺栓。更換平旋盤，對汽缸上、下半汽封檔進行合鏜加工。

汽缸上、下半背部工序：將汽缸上半、下半中分面朝下上龍門銑機床，轉換延伸銑頭，裝面銑刀，加工汽缸貓爪、背部搭子凸臺，換鉆頭進行點孔。

4.3 銑削工序優(yōu)化前后對比

銑削工序優(yōu)化后分析：半精銑內圓時更換附件2 次、換刀片3次，用時2 小時，半精銑中分面時更換附件1 次，換刀片1 次，用時1 小時，精銑中分面、精銑內圓精銑開襠、各開襠倒角時更換附件2次，換刀片7 次，用時4 小時，汽封點孔、汽封窩殼毛坯、內缸搭子側面時更換附件1 次，換刀4 次，用時2 小時，高壓、中壓進汽管、定位環(huán)缺口、中分面密封槽等內容時更換附件1 次、換刀片35 次，用時12 小時，合缸后合鏜時更換附件1 次，背部工步時更換附件1 次，換刀20 次，用時10 小時?？梢钥闯觯?/p>

（1）工序作業(yè)時間方面。工序優(yōu)化后在設備附件、刀具的轉換次數減少68 次，節(jié)約時間25 小時，減少合缸1 次，節(jié)約時間6 小時，減少汽缸上半翻身重新上活找正1 次，節(jié)約時間2 小時，共計節(jié)約33 小時，整個汽缸效率提升10%。

（2）工序質量控制方面。工序優(yōu)化后，高中壓外缸上、下半同時上機床，使用相同的設備附件及刀具加工汽缸上、下半的相同部位，零點基準一致，有效的控制了上、下半汽缸的內腔開檔及內圓尺寸，汽缸的汽封檔部位采用合鏜方式加工，保證了上、下半汽缸的汽封檔尺寸受控，這樣一次加工就能滿足圖紙技術要求，不再需要合缸返修，有利于汽缸加工質量的控制。

4.4 優(yōu)化后的銑削工序應用

將優(yōu)化后的銑削工序應用到不同類型機組的高壓外缸銑削工序上，優(yōu)化前、后的作業(yè)時間對比：66 萬機組高中壓外缸的銑削序作業(yè)時間縮短3 天，35 萬機組高中壓外缸的銑削序作業(yè)時間縮短2.5 天，20 萬機組高中壓外缸的銑削序作業(yè)時間縮短2 天?？梢钥闯?，銑削工序優(yōu)化后，不同類型機組的高中壓外缸在銑削序作業(yè)時間上都有縮短，提升了高中壓外缸的制造效率。

5 結論

通過對高中壓外缸銑削工序的詳細敘述，記錄并分析了銑削工序的過程，找出了銑削現有工序的問題，并對銑削工序進行優(yōu)化，制定了減少更換設備附件、合缸、上半重新上活找正的方案，編制了新的銑削工序，在實踐中進行了驗證和應用，縮短了銑削作業(yè)時間，提高了高壓外缸制造效率，同時也為同類型工件的加工提供了一種方法和參考。