先进机床、高效刀具在汽轮机制造中的应用

　　上海汽轮机有限公司是我国第一家汽轮机厂，也是我国机械工业的大型骨干企业，现是与德国西门子合作的中德合资企业。

　　从2003年起，由于全国的缺电形势，造成汽轮机的定单成倍增加，生产任务十分繁重。公司每年生产的当量一般为500万千瓦，2003年完成了812万千瓦，2004年完成1206.9万千瓦，今年要突破2000万千瓦。为了完成这些任务，公司采取了增添先进机床、增加外协和推广高效刀具的三大措施，为提高中国电站设备的制造水平做出了贡献。

　　先进机床提高工艺水平

　　自80年代中期以来，上海汽轮机有限公司先后引进了意大利英萨数控镗铣床、德国科堡数控龙门铣床、西班牙沙森数控卧钻床、美国英格索尔数控镗铣床等先进设备。

　　2003年初，公司对国内生产的数控设备的现状作了深入的调研，发现近年来国内数控机床发展很快，具有良好的价格性能比，因此购买了一批大型的数控机床，其中包括北京北一数控机床有限公司的5m×17m数控龙门铣床、昆明机床厂的TK6916f160数控落地镗铣床、齐齐哈尔重型数控设备股份有限公司的f5000×4000数控双柱立式车铣床、f2200×10000数控重型卧车、齐齐哈尔二机床的TK6920f200数控落地镗铣床等关键设备。

　　数控机床的引进使汽轮机制造工艺发生了根本的变化，加工工艺由单工序加工方法，改进为多工序加工方法，也就是一台机床上以一道加工工序用各种机床附件加工完成原来由数道工序完成的工作。例如，300MW高中压外缸上、下半在数控龙门铣上，通过安装接长杆、角尺铣头、万向镜头、旋风铣装置等附件，可以完成检查各档尺寸余量、加工汽缸中分面和各档内圆、中分面螺孔和定位孔、支承键槽、两端定中心梁平面及螺孔、各种斜孔等各项内容，这样可取代以往需经划线、刨床、钻床、镗床等多台机床才能完成的工作。多工序加工方法具有加工精度高、生产效率决的优点。

　　高效刀具事半功倍

　　传统汽缸各档内圆通常是在汽缸上下半并会后，利用立车或车提床加工。汽缸在立车上装夹时，通过校验中分面上4只搭耳和校圆工具，以确保水平中分面垂直于立车转台和上下半圆相等。对无垂直接合面的汽缸则只能在车镗床上加工完成，但操作者必须钻入汽缸内脏操作机床，这种加工方法测量困难，操作不便。

　　目前，我们对无垂直接合面的高中压汽缸采用两半分开、同时在数控龙门铣上加工，使用英格索尔大直径的MAX－I三面刃可转让铣刀，进行Y、Z两轴联动、圆弧插补切削各档腰带内圆和平面。由于数控龙门铣床X、Y、Z轴的精度误差仅为±0.005mm，精铣通常在 2个小时内完成，误差不大，因此尽管汽缸是分缸加工，但合缸后，可确保汽缸上、下半的相对位置精度、长达4m多的两端汽封面轴向误差仅为0.02～0.03mm。

　　汽缸中分面螺孔的加工是加工技术中最困难的问题之一。传统加工方法一般使用开有沟槽的丝锥。由于不同尺寸的螺纹需使用不同尺寸的丝维，因此丝锥加工具有制造成本高、生产效率低、工件表面粗糙度不易控制等局限性。

　　目前，上海汽轮机有限公司加工汽缸中分面螺孔主要采取以下3种方法：

　　专用数控旋风铣装置 数控龙门铣配备专用英格索尔NC120旋风铣装置，该装置能加工不同直径(0～120毫米)、不同螺距、左右旋以及公英制的螺纹。切削时，机床主轴旋转会产生一个偏心运动，同时沿着螺距方向从孔底向上进给，这种方法，不会因铁屑影响加工。由于刀杆以1400r/min快速旋转在孔中切削，因此，在极短的时间内即可加工完螺纹，螺纹两侧面的表面粗糙度值可达Ra≤3.2µm。

　　数控机床三轴联动功能 当某些螺纹直径大于120mm，则利用数控龙门铣、数控镗铣床具有的三轴联动功能进行铣削的螺旋运动，通过改变刀补的大小，即可控制铣削的螺纹规格。切削动作与英格索尔NC120装置相同，由下向上进行螺旋切削。使用三轴联前功能进行铣削的螺纹直径加工范围最小为M42，最大则仅受机床Y轴范围的限制，我们曾在数控龙门铁上加工过M270×3的大螺纹。

　　内容屑丝锥 内容屑丝锥在其前部开有一个足够大容属空间的贮属孔，其工作部份由三部份螺纹组成，在切削锥上的螺纹起粗切作用，圆柱上的间断螺纹起校准作用，圆柱上的完整螺纹起导向作用。即使在盲扎加工时，切屑被贮存在容屑孔内，切屑与被加工螺纹表面彻底隔离，因而排属理想，使螺纹加工表面质量得以提高。

　　为减轻关键数控机床的压力，我们在普通摇臂钻上使用德国Noris公司的内容屑丝锥，曾一次攻削出M10×3的大直径内螺纹，工效高，丝锥使用寿命长。

　　在汽缸中分面压板槽、台阶、特殊形状的铣削上，我们采用平装式可转位螺旋立铣刀(粗加工)、波刃或玉米型立铣刀(精加工)。平装式可转位螺旋立铣刀具有可更换端齿头、切削力大等特点，适用于加工钢、铸钢、铸铁等，是高效率粗加工、半精加工的刀具，在加工中刀片抗冲击力强，容屑空间大，出屑流畅。常用于直槽、台阶、特殊形状的铣削。在汽缸中分面深度较深的压板槽等加工上，波刃或玉米型刃口的高速钢铣刀铣屑细小，切削力明显降低，不易断刃，因此可提高切削速度和走刀量，加工效率得到了2－3倍的明显提高。钎焊式硬质合金铣刀是在工具钢的基体上钎焊硬质合金，一般以螺旋立铣刀居多，使用于铸钢、高强度钢的半精加工和精加工，广泛应用于各种压板槽、键槽等加工。切削速度高达60～90m/min，每齿进给量可选0.04～0.12mm。满刃口切削性能佳，加工后槽的平行度较好。

　　为提高机组效率，大部分叶片型面设计成截面治叶高变化的扭曲型面。按传统工艺，扭曲型面的加工较为复杂，一般需12道工序，需配备大量夹具、成型铣刀、内背弧型线样板等工装，技术准备工作周期长，加工效率低。现在，上海汽轮机有限公司使用先进的五联动数控型面铣，经一次装夹使用标准刀具去除内背弧和进出汽边余量。精铣内背弧型面和顶、根部连接处，一道工序可取代传统工艺的12道工序，效率提高10倍以上，同时可省去大量夹具、成型铣刀和型线样板，缩短了技术准备周期。

　　2004年我公司共有40多个高效刀具的推广项目，创造经济效益400多万元，公司给予项目参与人员4万多元的奖励。虽然收效不少，但这只是走了第一步，今后的路还很长，还有很多的难题等待我们去攻克。

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