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1000MW 超超臨界汽輪機閥杆套筒（tǒng）深孔加工

2019-10-29 來源：哈爾濱汽輪機廠有限責任（rèn）公司作（zuò）者：陳釗

摘要：超（超）臨界（jiè）發電技術的（de）發展至今已有半個多世紀的曆史。從 20 世紀（jì） 50 年代起，以英國、德國和日本為代表（biǎo），就（jiù）開始了對超（超）臨界發電技術的開發（fā）和研究，而且起步就是超（chāo）越臨界參數。在以閥杆套筒的深孔加工為研究對象的過程中，對於（yú）研究深孔加工的特點，在內孔如果不采用傳統（tǒng）磨削加工的條件下，一定會帶來加工工藝的複雜（zá）性和高難（nán）度。在這種情況下，如果想設計一種新型的直徑（jìng）比較大的蹚（tāng）杆，那（nà）麽在高密度（dù）的要（yào）求之下，就一定要采用更多的應用工藝方案來（lái）解（jiě）決這個問題（tí），也就是說，為了解決套筒高精度深孔切削加工（gōng）的難度問題（tí），那麽在實施（shī）的過程中，就需要能夠滿足閥（fá）杆套筒加工技術的各種細節要求，並且可以舉一反三、觸（chù）類旁通地推廣到其（qí）他（tā）類似的零件深孔加工生產技術之中。

關鍵詞：1000MW；超超臨界（jiè）；汽輪機；閥杆套筒；深孔加工

閥杆套筒的技術，是汽輪機中聯合壓力氣閥的核（hé）心部件，在 1000MW 超超臨界機組的閥杆套筒，可以采用平麵示意圖的（de）角度規定其比例，套筒的長（zhǎng）度一般為 1000～ 1500mm，寬度一般為（wéi） 200 ～ 500mm 之間，整個套筒的形狀類似魚雷，後（hòu）麵帶有尾翼。在配備內孔為階梯孔的（de）設（shè）計過程裏，一般長的（de）口徑比會大於 8。套筒的常規加工方法，在以往的加工類產品經驗的範疇裏（lǐ），僅僅依靠內孔在半精車車工之後的打磨工藝。

1、閥杆套筒核心性的關鍵技術

1.1 閥（fá）杆套筒（tǒng）的定義

防水閥杆套筒包括筒體，在筒（tǒng）體的（de）頂端設置有柱（zhù）狀突起，在柱狀突起的軸心開設有柱形孔，在柱形（xíng）孔處設置有將其封堵的堵頭，堵頭由置入柱形孔（kǒng）的柱體及設置（zhì）在柱體一端的帽體組成，在柱體上設置有外（wài）螺紋，在柱形孔的孔壁上設置有與柱體外（wài）螺紋相適配的內螺紋槽，在堵（dǔ）頭的（de）軸心開設有貫通的閥杆孔（kǒng）；在筒體的底端設置有與齒輪箱（xiāng）連接的外螺紋（wén），在外螺紋（wén）的上方位置處設置（zhì）有凸緣，在凸緣的下部開設有環形槽，在環形槽中（zhōng）固定“O”型密封（fēng）圈。本實用新型密封性能好，可有效防止（zhǐ）雨水（shuǐ）進入齒輪箱（xiāng）內（nèi），避（bì）免齒（chǐ）輪箱內存有積水，減緩齒輪（lún）箱內部部件鏽蝕，從而延長了閥門（mén）的下一次（cì）保養時間，大大節省了保養費用，經（jīng）濟效益顯著（zhe）。

1.2 閥杆套（tào）筒的深孔加工問題

目前，在我國現有（yǒu）的生產製造條件下（xià），由於條件的局限，對於內孔磨削方案實施的技術中的精加工打磨，對於加工工藝的複雜性和高難度，會（huì）在設（shè）計新的加工工藝方案和車工（gōng）磨合時，需要采用現有的（de）技術基礎，想辦法研究新的加工（gōng）工藝（yì）。深孔加工是在封閉和（hé）半封閉狀態下進（jìn）行，無論在哪種情況下，在進行深孔加工的過程中，對於刀具的要求比較高，刀具（jù）往往細長、具有很大的剛性、強度較低，在加工的過程中，如果輕（qīng）微的震動或者走偏的現（xiàn）象，就可能是孔的精細度和方（fāng）向位置都產生比較大的變化（huà）。尤其是在係統加工的過程中，要注意這種加工（gōng）可能會（huì）使得孔（kǒng）的粗糙度不能滿足實際要求。在深孔加工時，由於刀具本（běn）身（shēn）因為摩擦會產生溫度的上升，那麽（me）刀（dāo）孔的散熱條件和刀（dāo）具的耐用程度磨（mó）損，可能會劃（huá）傷已有的加工麵（miàn），很重的時候甚至（zhì）會（huì）因為刀具而造成空隙的打磨（mó）失誤。

1.3 閥杆套筒的（de）工藝措施及新方案

針對公司和生產過程中各樣的深孔加工技術存在的問題（tí），為了結合工程及工程現有（yǒu）設備的具體情況，需要製定合理的工藝方案（àn），內孔加工和粗加工技術的設計（jì）方案中，要考（kǎo）慮到不同的孔徑尺寸的要求。而且（qiě）需要注意的（de）是，在半精加工（gōng）和精加（jiā）工三個階段孔隙的粗糙（cāo）度要求是（shì）比較精細（xì）的，尤其是在使用過程中，人們可能對於零件的裝夾方法（fǎ）采納“一夾（jiá）（四爪卡盤）一托（滾動中（zhōng）心架）方案。對於減少工件振動的指數控製，再（zài）配合工件係統的（de）剛性（xìng）要求，就（jiù）可以對於加工設備采納較新的數控技術。在深孔加工過程中，機床（chuáng）的徑（jìng）向、軸向和（hé）跳動小幅度，會對於導軌的直線度和（hé）抗（kàng）振性（xìng）提出（chū）要求，在冷卻液的壓力較大的過程中，為了保證機器的運作動力相對供應充足，因此（cǐ），要考慮到刀（dāo）具的散熱鐵屑的排出以及（jí）冷卻更加方便的具（jù）體情況。對於內孔精（jīng）加工方（fāng）案，采用的是以車工來（lái）代替打磨的工藝，深（shēn）加工的機床（chuáng）要求（qiú）帶有非常強的減震功能，並且對於刀具係統的剛性有很好（hǎo）的保障作用。

2、超超（chāo）臨界（jiè）的汽輪機閥杆（gǎn）套筒深孔加工（gōng）的過程

2.1 粗加工工藝要點

考慮到具體的加（jiā）工效率要求和內孔深度的情況,因此，對於初加工的（de）尺寸要（yào）考慮到基數 160，鏜床可能是機（jī）床主軸最大伸長量的決定（dìng）因（yīn）素，很多機（jī）床，大概生產量能夠達到 1200mm，因此，在刀具的長度要求方麵，如果想要滿足初（chū）加工的需要，就必須要對於工件的大頭端頭采用麵對主軸的方式，為了采納 V 型墊鐵（tiě）墊平的技術，用采用機（jī）床壓（yā）緊和外圓拉直方式，是可以重點使用的方法。另外，對（duì）於小頭小端的外圓拉直，對於施工時候的單（dān）邊留量需要鏜準內孔，保證直線度的 0.1mm 之內，就可以保證（zhèng）粗加工的精度了（le）。

2.2 半精細加工和精加工的使用技術

要注意的一點是，汽輪機閥的刀杆選（xuǎn）用原則，為了能（néng）夠對於切屑順利排除，就要（yào）首先計算好刀（dāo）杆的強度和剛（gāng）度係數，這樣做是為了能夠避免在（zài）加工時由於刀具的不正常振動，使得加工精（jīng）度受到很（hěn）大的影響，如果刀的直徑過大，刀孔和孔器之間的距離不合理，造成排除屑的不暢通排出，這樣就可以造（zào）成堵塞。因此，為了能夠排除這種故障，就需要加（jiā）入冷卻潤滑液，潤滑液不能與直徑太大的刀（dāo）杆合作，為（wéi）了（le）能夠將道具（jù）的（de）磨損影響減（jiǎn）少到最小，不影響刀具加工的精度，所以需要采（cǎi）用防振鏜杆，對於直徑和長度要求更加合理的鏜杆，隻要配合鏜杆內部的可調節減振體，就可以帶動內龍孔的剛性夾緊工藝。

2.3 刀座的配合工序

鏜杆的夾緊方式，是加工時候專用的道具（jù）和過（guò）渡工序（xù）。合理的刀做是為（wéi）了防止刀（dāo）具崩刃和折（shé）斷的保護設計，對於聲音和切屑的不順利排出，可視外觀現（xiàn）象和觸（chù）摸振動的外況，根據一定的觸摸振動來完善刀具底座。根據鏜（táng）杆的（de）夾緊方式，對於設計專用的道具和過渡，在加工時候的專業化刀道具，其剛性是過渡套筒的隻要基礎，刀座適用機型不同（tóng），尺寸標準不同；材質可選用（yòng）高速鋼、銅材等。

2.4 工藝（yì）試驗的刀頭選用

工藝實驗室的檢驗方法可以更好（hǎo）保證（zhèng）老鷹頭切頭的精確度，為了（le）使得鏜杆的前端更加輕靈，當蒸汽壓力提（tí）高到 25MPa 時，要嚴格（gé）的（de）控製機組（zǔ）的物料平衡關係，要求協調控製及時準（zhǔn）確。在控製鏜杆前（qián）段更加輕便，因此，為了抑製住不正當（dāng）的振動（dòng），就（jiù）應（yīng）該將刀頭的切削頭的周圍空間更加有活動（dòng）空隙（xì），對於排出磨（mó）損的碎屑，才能夠將刀頭的使用過程安排得更加合理。考慮到切（qiē）削頭的接口的鋒利需求，尤其是在鋸齒麵的夾緊螺栓安排之上，一般三個螺栓需要有更加堅實的結構形式。這些結構是為了更好地提升閥杆套筒刀口的剛性，剛性是為了（le）能夠將加工（gōng）中的振動過程被控製住的（de）保（bǎo）障，也就（jiù）是說，對於防止套筒深孔加工（gōng）的（de）質量應該從刀口開始就被（bèi）緊密控製。對於（yú）零件（jiàn）材料和汽輪機高溫部件的耐熱選（xuǎn）擇，需要考慮到抗氧化（huà）的性能。

3、控製好閥杆套筒深孔加工過程的要點

在閥杆套筒刀頭工藝試驗的半精密車工選擇時，對於刀（dāo）片的加工效（xiào）果，要采納（nà）保證穩定的（de）切削排出碎屑的過程更加精確，而為了確保刀具壽命，以及滿足孔內徑的刀片取得更好的加工（gōng）效果，就要保證閥杆套筒夾工（gōng）件的（de）大端，勢必按照工件小端的外圓中間位置對比。對於 0.05mm 內部複驗工件大端外（wài）圓，應（yīng）該粗加工車距工件的小端端麵，將左右位置的寬度和表（biǎo）麵粗糙程度的支架中（zhōng）心，配置在出車小端端麵的內孔上。為了將上悶頭的位置頂緊，外（wài）圓和斜麵的加工件須（xū）更（gèng）加精密的車工（gōng）安排，需（xū）要將各外圓和大端的斜麵都按照單麵的流動餘量車工車出即可。發給套筒的（de）掉頭和夾小端，在靠近閥杆套筒大端約為 50°的（de）時候，斜麵和見光圓柱的帶處支架和中（zhōng）心架（jià），應該出於正外圓的小範圍尺寸內部。在將專用刀座吊上車床的時候，一定要控製（zhì）住夾角的正確和精度，就是在裝入過渡套管和防振鏜杆的時候，對於開（kāi）口（kǒu）處的刀座中分麵，檢查鏜杆的（de）安全（quán）夾緊，都在刀座的懸伸量的範圍，能夠將刀尖（jiān）的高度接近機床主軸中心，這個時候可以安排在中拖板後麵放上具（jù）有標準重量的平衡（héng）物，保證車的平穩和內（nèi）孔（kǒng）孔徑，為了（le）保證粗糙度和形位公差（chà）符（fú）合要求數據，就要求對於鏜杆係統的（de）確定（dìng）和加工過程時，注意（yì）觀察切屑的形狀和性狀。

4、結語

新時代要求，在大（dà）口徑的閥杆套筒高精度深孔加工工藝方案的製作過（guò）程中，對於解決閥杆套筒的加工難題，應該從分解的結構方麵（miàn）下（xià）功夫。為了加強和推廣應用到其它類似零件的深孔加工（gōng），在總結了車（chē）床方麵的額鏜杆、深孔的切削參（cān）數和數控程度的（de）運作規律，在（zài）奠定技術基礎和解決大直徑深孔加工的刀（dāo）具、散熱，以及排出灰屑和深孔加工的尺寸度，對於表麵粗糙（cāo）度的程（chéng）度控（kòng）製，需要加強對於精度的精確控製，並且要推廣類似零（líng）件的深孔加工工作的技術（shù）。

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