摘要：大型汽缸机械加工的特点是零件尺寸大,重量重、形状复杂、加工面多、精度和粗糙度要求高,因此制造周期长、加工工时多,是汽轮机制造中的关键。笔者介绍国外在汽缸加工方面的基本情况。
关键词：大型；汽轮机汽缸；机械加工
1工艺方案适应汽轮机的发展
1.1采用工件不动的方案
现在掌握l000MW级汽轮机制造的国家已为数不少,有美国、原苏联、德国、日本、瑞士、法国等。随着汽轮机向大型化的发展,汽缸的尺寸相应增大,美国通用电气公司查尔斯顿工厂考虑要加工的最大低压外缸装配尺寸达9.7x7x6.6m,瑞士ABB公司的最大低压缸重量达200多吨。加工这样的庞然大物再采用在加工时工件需要运动的方案,显然是不合理,因为这样不仅使所用的机床设计制造困难,价格昂贵,而且加工时操作不便,质量不易稳定,能量消耗大,一般现在大多采用工件在加工时不作运动的方案,例如用龙门式铣床、落地式铣镜床和车搅床等进行加工的方案。
1.2采用汽缸上下半分月加工的方案
由于汽轮机蒸汽参数的提高,高中压汽缸常常采用“封闭式”,也即汽缸的内腔尺寸中间大两头小,但没有垂直中分面。这种汽缸上下半合缸加工时,铿杆尺寸受到汽缸两头内径的限制而不能太大,刚性较差;而且加工情况看不见,操作不便,清除切屑也困难,从而影响了加工精度和生产效率。现在国外采用汽缸上下半分月加工的方案,具体的加工方法视各自情况不同而异。美国通用电气公司半精加工采用分月加工,精加工仍采用合缸加工;分月加工时,采用专用机床,工件中分面朝下放置。ABB公司和法国ALSTHOM公司粗精加工均采用分月加工。据ABB公司经验,万一装配时发现隔板挡有错位现象,就把枯扩大,一侧做准到要求的尺寸,另一侧扩大处嵌入相应的填环,并在中分面处用圆柱销固定。法国ALSTHOM公司则称机床的加工精度可以满足装配的需要。
1.3采用工序集中方案
汽缸大而重,装卸困难,校正费时,因此为了提高加工精度,减少辅助时间,国外多采用工序集中方案,一也即在一次装夹中把汽缸中分面、密封槽、螺孔、内腔尺寸等都加工出来。实现工序集中的方案,所采用的机床要能完成多种工序,需要齐全的功能和附件。为了减少辅助时间,机床常带有两个工作台。一个工作台上的汽缸在加工时,另一个工作台进行汽缸的装卸校正,使辅助时间与加工时间相重叠,提高机床利用率。
2划线
在传统机械加工工艺中，汽缸划线工作需要在三个轴坐标系中进行，为各个部门的划线工作增加了难度，其中，最主要的原因为工件体型大、翻转困难，且很容易将吊线拉断，再加之零件大部分没有支撑点，无法找到一个合适的水平面支持划线工作。通过实践工作的不断总结和摸索，在划好二轴坐标要求的加工线之后，可在轴向两端确定出各自的中心线。在进行中分面加工时，利用机床上的x和y数显功能，将重复两端的各自中心转化成一个中心，之后在点出新的坐标。这种划线方式不仅可以节省大量的时间，还能为工作人员提供很多便利，提升工作效率。
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3大型汽缸的内腔加工
3.1加工步骤和方法
先进行角铣头、装镗杆和百分表的安装工作，将已经加工好的前汽封内控当做翻出汽缸基准回转的中心，即数据坐标轴；利用规格合适的三面刃刀盘，将基准点设置在垂直法兰面部位，并将白钢条紧贴于基准面之上，此时，可进行刀盘盘动，让刀片最高点与白钢条面正好处于平齐状态，这样便可以将y轴的基准数据确定出来；在x，y，z三个基准点确定好之后，工作人员可为三点编订相应程序，随后将滑枕准备好，并装上角铣头，接下来进行三面刃盘铣刀的选择，在选择上需要根据零件的孔径大小以及加工数量的确定；当三面刃盘铣刀确定好之后，可将其安装在角铣头上，通过圆轨道方式对孔径和汽缸内腔进行合理加工，在加工时要注意不能对内腔产生破坏，否则会对汽缸以后工作产生影响；根据内腔实际的切削情况来选择粗细加工，在加工时还需要对切削用量和切削宽度进行合理规划，保证加工之前元件有充分的余量，内腔之中的孔径需要1mm余量，而对于轴向定位断面和非定位端面，余量应保持在0.5mm左右。此外，在零件加工完成之后，工作人员需要对各个轴向端面中的位置公差进行仔细测量。可先利用百分表对汽缸中心以及各个中分面进行测试。如果发现不足之处，则可及时进行修复和调整。如果工件出现整体移位的情况，则需要将x，y，z三轴重新进行基准定位，确保基准点时刻处于正确位置。当基准点位置再次明确之后，可继续利用百分表对已经加工好的内腔端面进行测试，在测试位置选择上可以是与端面水平中分面的对称点，也可以是底面中的随意一个点。在汽缸内腔端面位置公差调整好之后，如果后续跳动低于0.05mm，则可将盘铣刀的刀片更换，再实施汽缸内腔的精加工。在精加工过程中，可利用铣带车对汽缸上下两部分进行加工，在检查好上下两部分之后，需要保证公差和粗糙程度与图纸中的设计要求达成一致。同时，在上下部分合缸后进行检测，根据相关结果显示，具体的位置公差应保持在0.03mm之内最为合理。
3.2在数控龙门铣上进行大汽缸加工的难点
工作人员可以先将汽缸下半部分放在工作台上进行加工，在所有项目完成之后对密封槽直径进行测量，并做好相关记录与标准值的对比工作；将汽缸的两部分进行合拢，并夹紧上下两部分汽缸，再将汽缸放到数控机床上，利用数控机床对整个汽缸的内腔前段密封槽进行加工处理。为了更好地满足加工需求，可将镗刀进行合理改进，使侧开口径变为20mm×20mm，利用六角螺钉将刀杆锁紧。在刀具的选择上则可以利用20mm×20mm的白钢条刃，在规格上可以准备3mm、5mm、6.5mm、7.5mm四种。在端面槽粗割过程中，可先选择3mm的白钢刀将平面和水平中分面割平，确保x，y以圆轨迹延伸，y则会向所要求的深度延伸。
4大型汽缸的泵水
4.1保证螺栓电加热孔中心不偏移
在大型汽轮机汽缸机械加工过程中，螺栓的长度很长，在加工工作执行时，需要将钻头的两端同时接通。在加工过程中，如果螺栓的中心位置不直，则会导致与钻头的接通处产生台阶。在电加热过程中，对加热棒与孔之间的缝隙要求较高，如果空隙过大，热量将无法传递到螺栓当中，降低了螺栓的伸长量。如果出现台阶，也会对加热棒产生一定的磨损，降低加热效果。
4.2螺母问题
随着汽缸规格的不断变化，螺栓的规格也在不断变化。在螺母拧紧的过程中，扳手的选择很少，一般以标准扳手为主，其质量很大，至少需要两个人才能将其抬走，这样为螺母的固定工作带来了很多不便。因此，相关人员为了将这一问题解决，提升大型汽缸中泵水的稳定性，引进了电加热模式。此时，在螺母拧紧过程中不需要耗费过多的人力，且还可以改变扳手的型号。
5结论
综上所述，随着我国工业的不断发展，人们对大型汽轮机的需求越来越高，汽轮机技术也不断得到更新，让汽缸结构变得更加多元化。因此，相关生产企业应把握住我国工业的发展方向，积极引进新的机械加工技术，尤其是在汽缸内腔加工时，可根据实际情况选择合适的加工方式，保证在加工技术提升的同时，提升机械生产效率。
参考文献：
[1]赵泽有.汽轮机组汽缸漏汽的原因分析及处理方法[J].安装,2017
(12):32-34.
[2]肖真.汽轮机汽缸结合面变形分析及激光熔覆修复[J].石油化工设备,2017,46(03):51-56.
[3]王剑鹏.汽轮机汽缸膨胀不畅的分析及改进[J].现代国企研究,
2017(10):187-188.
[4]张培林,刘秀敏,赵悦菊,张淼.汽轮机汽缸高温密封环境模拟装置的试制及应用[J].华北电力技术,2017(02):24-28.
论文作者:张丙伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/21
标签：汽缸论文; 加工论文; 汽轮机论文; 中分论文; 工时论文; 端面论文; 工件论文; 《电力设备》2018年第13期论文;