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汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥主閥座孔以車代鏜工藝分析600MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥主閥座孔的加工一般以精鏜加工為主,但是受鏜床主軸的限制,加工質(zhì)量一直不理想。文中以大型立車車削加工代替精鏜加工,并介紹了此類主汽閥閥座孔的加工過程。1、問題的提出
600MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥的閥殼構(gòu)造如圖1所示,主閥的閥座孔位于閥體的中間部位,距進(jìn)汽口端面約1500mm,閥座孔長度120mm,加工時機(jī)床主軸需要伸出1700mm,對于大多數(shù)大型鏜床來說已是極限位置。
受主軸撓度影響,加工部位的表面質(zhì)量較差,直線度、圓度、尺寸誤差都比較大,質(zhì)量無法保證,而且新式機(jī)組的閥座孔帶有配合型線,需要使用偏心盤采用數(shù)控差補(bǔ)開展加工,但數(shù)控鏜床安裝偏心盤后,主軸或是接長刀桿無法到達(dá)1000mm以上的加工長度,因此目前的數(shù)控鏜床已經(jīng)無能力加工帶有配合型線閥殼的閥座孔。經(jīng)研究決定使用大型數(shù)控立車代替鏜床加工此類閥座。
圖1再熱主汽調(diào)節(jié)閥主汽閥構(gòu)造2、設(shè)備選用
采用數(shù)控立車加工600MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥的主閥座孔,需要設(shè)計專用的裝夾工裝,裝夾工裝與閥殼形成一個整體,其回轉(zhuǎn)直徑約為4500mm,立車的通過直徑需要大于5000mm。立車所加工的最大工件高度大于3500mm、內(nèi)孔最小加工直徑小于350mm,主軸伸出長度大于1800mm。本文以***第一機(jī)床廠公司生產(chǎn)的CK5263為例開展討論。CK5263通過直徑為6300mm,工件最大高度4000mm,主軸伸出長度大于2000mm,加工工件內(nèi)孔最小直徑430mm,最大承受重量100t,符合600MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥的主汽閥閥座孔的加工要求。3、裝夾方式
600MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥的閥殼屬于不規(guī)則形狀,在鏜床上加工時便于裝夾找正,但是加工質(zhì)量無法保證,在立車上加工則需要將閥殼垂直放置,可以保證加工質(zhì)量,但是存在裝夾難題。我們首先設(shè)計制造一V型墊鐵,用于600MW機(jī)組再熱主汽調(diào)節(jié)閥的閥殼的固定;300MW機(jī)組每個再熱主汽閥只有一個調(diào)節(jié)閥,可直接垂直安放與機(jī)床花盤上,省去V型墊鐵。然后依據(jù)閥殼的外部形狀,設(shè)計一彎板用于輔助支撐及裝夾,彎板使用螺栓固定在閥殼上,這樣使閥殼與工裝間形成較為穩(wěn)固的構(gòu)造,再通過焊接輔助壓板搭子,閥殼可以完全平穩(wěn)地固定在立車花盤上,總體裝夾方案見圖2。因增加了彎板,整體構(gòu)造的重心偏移,需要對其開展配重,以保證車削過程中的穩(wěn)定性,圖2中的兩個墊塊既起到支撐作用,也起到配重的作用。
圖2立車裝夾示意圖4、加工過程
4.1、找正基準(zhǔn)確定
600MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥的主閥座孔從圖紙要求上看,其與軸孔間存在一定的位置要求,因此在上立車車削前需要由數(shù)控銑床和鉆床將軸孔、閥蓋孔以及對應(yīng)螺孔加工準(zhǔn),而后在主蒸汽進(jìn)口鏜一找正圓及找正平面,在立車車削時按照主蒸汽進(jìn)口的找正圓、找正平面找正即可保證圖紙的要求。
4.2、切削參數(shù)確定
閥座孔的內(nèi)孔直徑較小,立車加工時線速度較低,加工的表面質(zhì)量需要開展理論計算,選用合適的刀具及切削參數(shù)對于產(chǎn)品的最終質(zhì)量有著重要的影響。
CK5263花盤最高轉(zhuǎn)速可達(dá)50r/min,但是在加工形體復(fù)雜的汽缸類零件時,其轉(zhuǎn)速最好時只能到達(dá)最高轉(zhuǎn)速的60%,即30r/min。刀尖角半徑r與進(jìn)給量f、表面粗糙度Ra的理論值存在一定關(guān)系,我們選擇進(jìn)給量時一般不應(yīng)超過此值。600MW主閥調(diào)節(jié)閥主汽閥閥座孔圖紙要求表面粗糙度為Ra1.6。根據(jù)理論計算公式:
h=r-(r2-(0.5×f)2)0.5(1)
Ra=(0.25~0.33)h(2)
得到:fmax=(Ra×r/50)0.5,選取r=1mm。
fmax=(1.6×1/50)0.5=0.17mm/r
選擇f=0.20mm/r,ap=(3~4)f≈0.5mm。依據(jù)所加工部位的構(gòu)造選用93°硬質(zhì)合金刀具,主偏角大于90°因此:
h=1000×(f2/8×r)(3)
式中,f-每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,mm/r;r-刀具刀尖角,mm。
Ra=(0.25~0.33)×H=(250~330)×(f2/8×r)
=(250~330)×(0.202/8×1)=(1.25~1.65)
滿足加工要求,因此切削參數(shù)確定為:f=0.20mm/r,ap=(3~4)f≈0.5mm,轉(zhuǎn)速最大r=30r/min。
4.3、裝夾及加工過程
首先在花盤上安放V型墊鐵以及彎板,工件翻轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài),將工件平穩(wěn)安放于V型墊鐵上,調(diào)整彎板位置,使彎板與閥殼閥蓋孔部位對正(該部位也作為加工時的觀察孔之用),使用3~5個螺栓將彎板固定于閥殼上,安裝墊塊開展輔助支撐及配重,調(diào)整閥殼位置,安裝壓板,初步固定,使用百分表檢查閥殼找正孔與找正面,找正后緊固壓板,將閥殼固定好,開始加工,首先加工主蒸汽進(jìn)口,而后留量0.50mm加工閥座孔平面、內(nèi)孔及型線部位,最后精加工閥座孔
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