0前言
汽缸是汽輪機(jī)中最大的零件,也是整個汽輪機(jī)裝配的基準(zhǔn)零件,在汽缸內(nèi)部裝有內(nèi)缸、隔板套、隔板、汽封等部件,氣缸外部與蒸汽室、排氣管、軸承以及基礎(chǔ)臺板等相連接。汽輪機(jī)的氣缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜,形狀也很多,由水平接合面將汽缸分成上下兩半,由1~2個垂直接合面將汽缸分成前、中、后幾部分。這樣既便于鑄造,也便于加工。
1汽缸加工的工藝過程
汽缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是零件體積大、重量重,形狀復(fù)雜、加工面多,加工尺寸精度、位置精度、表面粗糙度要求較高,一般地,它的加工順序?yàn)?
(1)劃線;
(2)加工水平結(jié)合面;
(3)加工結(jié)合面上的聯(lián)接螺孔;
(4)鉗工合缸;
(5)加工各擋內(nèi)孔和法蘭;
(6)加工氣缸外部各法蘭、孔和管口等。
以往,汽缸是在龍門刨床或龍門銑床加工水平結(jié)合面;在立車或鏜床上加工各擋內(nèi)孔和法蘭以及氣缸外部各法蘭、孔和管口等。由于加工條件的限制,使得加工周期長、加工質(zhì)量難以保證。
隨著汽輪機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,大型汽輪機(jī)汽缸的體積重量越來越大,采用老式的以工件為主體運(yùn)動的立車加工方案,產(chǎn)品質(zhì)量難以保證,而且操作不安全。因此就逐步產(chǎn)生了采用工件固定的加工方案,即:使用大型的數(shù)控落地鏜床和龍門銑床,采用分半式加工,用數(shù)控機(jī)床的定位精度,來保證圖紙要求。20世紀(jì)80年代以來,我公司陸續(xù)引進(jìn)了大量的數(shù)控加工中心,像數(shù)控落地鏜銑床、數(shù)控龍門銑床、車鏜加工中心、數(shù)控立車、數(shù)控龍門鉆等,為順利完成核電、空冷、超臨界等機(jī)組的加工任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。
2新機(jī)床、新刀具、新技術(shù)的應(yīng)用
近年來,隨著數(shù)控機(jī)床大量的引進(jìn),不僅保證了加工質(zhì)量,還大大提高了生產(chǎn)效率,也使新技術(shù)、新型刀具的應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。例如:
(1)汽輪機(jī)的高壓汽缸要承受高溫高壓蒸汽的作用,為確保各結(jié)合面的氣密性,其加工精度、粗糙度以及間隙要求較高。以前結(jié)合面的加工采用粗銑(刨)、精銑(刨)、刮研的工藝方法來加工,周期長,質(zhì)量難以保證。現(xiàn)在采用硬質(zhì)合金面銑刀,在數(shù)控機(jī)床上分粗銑、精銑、超精銑3次銑削,滿足圖紙要求。
(2)對于汽缸加工來說,各連接法蘭面上的孔加工是制約汽缸加工周期的一個重要因素,尤其是高壓汽缸,孔的數(shù)量多、直徑偏大。以前是采用多級擴(kuò)孔鉆,從<50、<60、<72到<120、<135這樣一擋一擋地擴(kuò)孔,不僅占用機(jī)床周期長,而且需要準(zhǔn)備各種擋位的擴(kuò)孔鉆,現(xiàn)在復(fù)合鉆的應(yīng)用改變了這一現(xiàn)狀,它集合了鉆頭、鉸刀、擴(kuò)(锪)孔刀及擠壓刀具,不需要先預(yù)鉆孔,就可以直接達(dá)到所需要的孔直徑,是大直徑孔加工的高效工具,現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于加工中。
(3)在孔加工中麻花鉆應(yīng)用最廣,鉆削直徑在<50以下的孔時,首選麻花鉆。當(dāng)被加工孔深徑比為2~2.5時,可選用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位淺孔鉆,它具有切削效率高、斷削好,刀具壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
(4)以往的銷孔加工一般是在鉆孔后使用粗精鉸刀鉸制,現(xiàn)在大直徑孔鉸制時通常選用可調(diào)鏜刀鏜孔,它結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,可微調(diào)至所加工尺寸,可調(diào)鏜刀的應(yīng)用,不僅降低了加工成本,還可以修正上道工序所造成的偏斜等缺陷。
(6)在粗加工時,往往需要快速切除大量金屬材料,采用插銑法的加工效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的端面銑削法,使加工時間縮短一半以上。實(shí)施插銑加工時,插銑刀的切削刃由各刀片廓形搭接而成,插銑深度可達(dá)250mm而不會發(fā)生振顫或扭曲變形,刀具相對于工件的切削運(yùn)動方向既可向下也可向上,但一般以向下切削更為常見。此外,插銑加工還具有以下優(yōu)點(diǎn):¹可減小工件變形;º可降低作用于銑床的徑向切削力;»刀具懸伸長度較大,這對于工件凹槽或表面的銑削加工十分有利。因此,對于大金屬量切削加工插銑法都將是優(yōu)先考慮的加工手段。與常規(guī)加工方法相比,插銑法加工效率高,加工時間短,且可應(yīng)用于各種加工環(huán)境,既適用于單件小批量的一次性加工,也適合大批量零件制造,是一種極具發(fā)展前途的加工技術(shù)。
(7)現(xiàn)在的整體式硬質(zhì)合金立銑刀,側(cè)刃采用大螺旋升角([62b)結(jié)構(gòu),立銑刀頭部的過中心端刃(或螺旋中心刃)往往呈弧線形、負(fù)刃傾角,增加切削刃長度,提高了切削平穩(wěn)性、工件表面精度及刀具壽命。機(jī)夾立銑刀的側(cè)齒、端齒與過中心刃端齒(均為短切削刃)由可轉(zhuǎn)位刀片(設(shè)有三維斷屑槽形)組合而成的,更能適應(yīng)數(shù)控加工的高速和平穩(wěn)銑削加工技術(shù)的要求。
(8)隨著刀具材料新技術(shù)的發(fā)展,各種涂層刀片的應(yīng)用等,明顯地提高了加工質(zhì)量和切削效率,也延長了刀具的使用壽命,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,涂層刀片的壽命與不涂層相比提高1~3倍以上。
(9)數(shù)控機(jī)床在加工過程中都維持一個固定不變的進(jìn)給速率,這個進(jìn)給量是由加工程序預(yù)先設(shè)定好的。為了保證生產(chǎn)安全,編程人員必須按照負(fù)荷最大的工況設(shè)定這個進(jìn)給速率, 但實(shí)際上這種工況或許只占整個工序的 5% 。為提高數(shù)控機(jī)床的加工效率, 優(yōu)化刀具進(jìn)給量, 同時又能自動保護(hù)機(jī)床的主軸系統(tǒng)和加工刀具不受損壞, 在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用了自適應(yīng)控制技術(shù)。自適應(yīng)控制系統(tǒng)實(shí)時采樣機(jī)床主軸的負(fù)載變化, 在較小載荷的情況下增大進(jìn)給速率,在較大載荷的情況下減少進(jìn)給速率, 從而達(dá)到縮短加工周期和提高加工效率的目的。
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