某反動式轉子末葉鎖緊螺孔加工方法探究

楊洋 崔穎 李蒙軍 黃俊杰 王彪

摘要：通過對某型反動式汽輪機轉子末葉鎖緊螺孔的結構及特點進行細致分析，針對該型鎖緊螺孔加工過程中存在的問題，制定了相應的工藝解決方案，保證了該鎖緊螺孔的順利加工，能滿足該螺孔加工的精度、穩(wěn)定性等要求，為其他類似末葉鎖緊螺孔的加工提供了參考。

關鍵詞：汽輪機;轉子;末葉;鎖緊螺孔

0 引言

汽輪機轉子是汽輪機設備的核心部件，在轉子上各級葉片的裝配過程中，重要的一個步驟就是封裝末葉片，其中一種反動式葉片的末葉鎖緊型式為螺紋鎖緊，鎖緊螺孔的加工質量直接影響到轉子的加工質量和整機的安全性能。該型末葉片安裝后需要在末葉與轉子的騎縫位置加工螺孔，以便安裝鎖緊螺釘并鎖緊末葉片。騎縫位置的鎖緊螺釘如圖1所示，鎖緊螺釘安裝示意圖如圖2所示。這種鎖緊螺孔安裝在騎縫位置且與轉子軸向呈一定角度，螺孔規(guī)格通常在M16以下，需采用手動攻絲;反動式轉子各級之間開檔距離較小，操作空間狹窄。除此之外，若動葉片葉身長度較長，加工螺紋底孔和螺紋時，就需使用長徑比較大的刀具或采用紅套接長桿等措施對刀具進行加長，剛性較差。常規(guī)的螺孔加工方法在精度控制、加工可靠性上很難滿足該鎖緊螺孔的加工要求。因此，需要采用一種科學合理的鎖緊螺孔加工工藝方法，以滿足上述加工需求。

1 加工技術難點

（1）斜螺紋孔為騎縫螺孔，且末葉和轉子鎖口間存在間隙，如何在加工螺孔底孔時，準確地定位底孔，防止底孔偏斜為其中一個難點。（2）反動式末葉螺孔有多種規(guī)格，且葉片長短不一;轉子各級之間空間距離狹小，操作不便等，對螺孔的攻絲造成極大困擾。若鉗工操作不當，可能會導致絲錐斷裂，在螺孔內無法取出。如何保證鉗工能穩(wěn)定、高效地將螺紋攻出為另一難點。

2 鎖緊螺孔加工過程

鎖緊螺孔加工工藝方法如下：

2.1 ? ?找正

（1）將轉子垂直于鏜床主軸放置在工作臺上，盤動轉子，使鎖緊螺釘位置P點垂直向上處于12點鐘位置，壓緊轉子。（2）鏜床角銑頭根據(jù)設計圖紙偏轉a°。（3）角銑頭夾持探針，a°不變，移動鏜床主軸，如圖3所示，使探針尖點與P點重合，如圖4所示，鎖定坐標系，使角銑頭只能沿a°上下移動，如圖5所示。

2.2 ? ?鉆孔

2.2.1 ? ?加工沉孔

沉孔的作用為加工螺紋底孔時使鉆頭鉆尖垂直于加工表面，各切削面受力均勻而不產生偏移。

2.2.2 ? ?加工引導孔

鎖緊螺孔位于葉片中間體與轉子體之間的騎縫位置。由于加工的刀具均為大長徑比的細長桿，剛性較差。直接鉆孔時，若鉆尖與接觸面受力不均易導致螺孔角度產生偏差，偏差較大時甚至會導致鉆頭斷裂。為使鉆孔時鉆頭能定心，需在鉆孔之前加工一個引導孔，如圖6所示。

2.2.3 ? ?鉆螺紋底孔

沿a°移動角銑頭主軸，加工螺紋底孔至設計深度。

2.3 ? ?攻絲

手動攻絲時，由于轉子級間的空間限制，操作極不方便，鉗工攻絲時需采用大長徑比的細桿接長加工，且螺紋孔與轉子軸向呈一定角度布置。攻絲時的轉動力矩較大或方向偏差超過一定限度時，會造成絲錐斷裂的嚴重后果。

本工藝方法采用人機結合的方式，最大限度地保證鉗工手動攻螺紋時，絲錐受力均勻，導向準確，避免工人由于操作失誤等因素造成絲錐斷裂，影響產品質量。

本工藝方法使用的專用攻絲工裝結構如圖7所示。件1為套管，由鏜床角銑頭夾持，與接長桿上部間隙配合使用。件2為彈簧，提供較穩(wěn)定的沿著接長桿的壓緊力。件3為扳手，扳手內四方與接長桿配合，鉗工手工扳動，提供絲錐周向力。件4為接長桿，與絲錐通過轉換套連接。件5為轉換套，其上部與接長桿配合，下部套接絲錐柄部。件6為標準規(guī)格絲錐。

專用攻絲工裝的使用方法：

（1）鏜床角銑頭鉆完螺紋底孔后按a°退出。（2）夾持攻絲工裝件1并沿a°下壓，直至底部絲錐與螺紋底孔孔口接觸。（3）角銑頭繼續(xù)緩慢下壓，壓縮彈簧，給絲錐提供適當壓緊力。（4）鉗工手動盤動扳手，絲錐攻絲。（5）攻絲攻至設計深度后退出，換二錐，重復步驟2～4。

至此，該鎖緊螺孔加工完成。

4 結語

本文介紹了一種汽輪機轉子末葉鎖緊螺孔的加工方法，該工藝方法已在多種型號的汽輪機轉子制造中得到實際使用，工藝流程科學、合理，能很好地滿足鎖緊螺孔的加工要求，并且操作簡便，易于掌握，所用工裝結構簡便，方便制造，具有較高的推廣應用價值。

收稿日期：2020-09-07

作者簡介：楊洋（1986—），男，湖北天門人，工程師，從事工業(yè)汽輪機轉子制造及裝配工藝研究工作。