600MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥的閥殼結(jié)構(gòu)如圖1所示。主閥的閥座孔位于閥體的中間，距進(jìn)口端面約1500mm，閥座孔長(zhǎng)度120mm，加工時(shí)機(jī)床主軸需要伸出1700mm，對(duì)大多數(shù)大型鏜床來(lái)說(shuō)已經(jīng)是極限位置了。

受主軸撓度影響，加工現(xiàn)場(chǎng)表面質(zhì)量差，線性、圓度、尺寸誤差大，質(zhì)量不能保證，新機(jī)組閥座孔配合線，需要使用偏心板數(shù)控差加工，但數(shù)控鏜床安裝偏心板后，主軸或長(zhǎng)桿不能達(dá)到1萬(wàn)mm以上加工長(zhǎng)度，目前數(shù)控鏜床無(wú)法加工帶配合線閥殼的閥座孔。經(jīng)研究，決定用大型數(shù)控車代替鏜床加工此類閥座。

圖1

2 設(shè)備選用

數(shù)控立車加工6000MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥的主閥座孔需要設(shè)計(jì)專用夾具。夾具與閥殼形成一個(gè)整體，其旋轉(zhuǎn)直徑約為4500mm，直徑大于5萬(wàn)輛mm。立車加工的最大工件高度超過(guò)3500mm、最小加工直徑小于350mm，主軸伸長(zhǎng)大于18000mm。本文由齊齊哈爾第一機(jī)床廠有限公司生產(chǎn)CK以5263為例進(jìn)行討論。CK5263通過(guò)直徑為6300mm，工件最大高度4000mm，主軸伸長(zhǎng)大于20000mm，工件內(nèi)孔最小直徑43mm，最大承重100t，符合600MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥主汽閥座孔的加工要求。

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3 裝夾方式

600MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥的閥殼形狀不規(guī)則，在鏜床上加工時(shí)容易夾緊矯正，但加工質(zhì)量不能保證立式車輛上加工時(shí)，需要垂直放置閥殼，以保證加工質(zhì)量，但存在夾緊問(wèn)題。讓我們先設(shè)計(jì)和制造一個(gè)V600型墊鐵MW機(jī)組再熱主汽調(diào)節(jié)閥閥殼固定；300MW機(jī)組每個(gè)再熱主汽閥只有一個(gè)調(diào)節(jié)閥，可直接垂直放置在機(jī)床花盤上，省去V型墊鐵。然后根據(jù)閥殼的外部形狀，設(shè)計(jì)一個(gè)彎板用于輔助支撐和夾緊。彎板用螺栓固定在閥殼上，使閥殼與模具之間形成相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。然后，通過(guò)焊接輔助壓板，閥殼可以完全穩(wěn)定地固定在立式盤上。整體夾緊方案見(jiàn)圖2。由于彎板的增加，需要對(duì)整體結(jié)構(gòu)的重心進(jìn)行配重，以確保切割過(guò)程中的穩(wěn)定性。圖2中的兩個(gè)墊片不僅起到支撐作用，而且起到配重作用。

圖2 立車夾示意圖

4.1 找正基準(zhǔn)確定    

600MW、300MW從圖紙要求來(lái)看，汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥的主閥座孔與軸孔之間存在一定的位置要求。因此，在上立式車削前，需要數(shù)控銑床和鉆床對(duì)軸孔、閥蓋孔和相應(yīng)的螺孔進(jìn)行加工，然后在主蒸汽進(jìn)口鏜孔中找到正圓和正平面，并根據(jù)主蒸汽進(jìn)口的正平面進(jìn)行正平面。

4.確定2 切削參數(shù)

閥座孔內(nèi)孔直徑小，立車加工時(shí)線速度低。加工表面質(zhì)量需要理論計(jì)算。選擇合適的刀具和切割參數(shù)對(duì)產(chǎn)品的最終質(zhì)量有重要影響。

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CK5263花盤最高轉(zhuǎn)速500r/min，但是在加工形體復(fù)雜的汽缸類零件時(shí)，其轉(zhuǎn)速最好時(shí)只能達(dá)到最高轉(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理論值有一定的關(guān)系，我們?cè)谶x擇進(jìn)給量時(shí)不應(yīng)超過(guò)這個(gè)值。MW主閥調(diào)節(jié)閥主閥座孔圖要求表面粗糙度Ra1.6.理論計(jì)算公式：

h=r-（r²-（0.5×f）²）^0.5    （1）

Ra=（0.25～0.33）h （2）

得到：f_max=（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，a_p=（3～4）f≈0.5mm。93根據(jù)加工部位的結(jié)構(gòu)選擇°硬質(zhì)合金刀具的主偏角大于90°因此：

h=1000×（f²/8×r） （3）

式中，f-每次轉(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）

切削參數(shù)確定為：f=0.20mm/r，a_p=（3～4）f≈0.5mm，轉(zhuǎn)速最大r=30r/min。

4.3 夾具及加工工藝

首先放在花盤上V型墊鐵和彎板，工件翻轉(zhuǎn)成垂直狀態(tài)，工件平穩(wěn)放置V在型墊鐵上，調(diào)整彎板位置，使彎板與閥殼閥蓋孔對(duì)齊（該部分也用作加工過(guò)程中的觀察孔），使用3~五個(gè)螺栓將彎曲板固定在閥殼上，安裝墊進(jìn)行輔助支撐和重量配置，調(diào)整閥殼位置，安裝壓板，初步固定，用百分表檢查閥殼正孔和正面，擰緊壓板，固定閥殼，開(kāi)始加工，先加工主蒸汽進(jìn)口，然后保留0.50mm加工閥座孔的平面、內(nèi)孔和型線，最后對(duì)閥座孔的尺寸進(jìn)行精加工。

5 結(jié)語(yǔ)

采用本文的加工方法，實(shí)現(xiàn)了哈汽600MW、300MW汽輪機(jī)再熱主汽調(diào)節(jié)閥的主閥座孔不僅提高了加工質(zhì)量，而且提高了近兩倍的加工效率，為類似產(chǎn)品的加工提供了參考。