1000MW 超超臨界汽輪機閥桿套筒深孔加工
2019-10-29 來源： 哈爾濱汽輪機廠有限責任公司 作者：陳釗
摘要：超（超）臨界發電技術的發展至今已有半個多世紀的歷史。從 20 世紀 50 年代起，以英國、德國和日本為代表，就開始了對超（超）臨界發電技術的開發和研究，而且起步就是超越臨界參數。在以閥桿套筒的深孔加工為研究對象的過程中，對于研究深孔加工的特點，在內孔如果不采用傳統磨削加工的條件下，一定會帶來加工工藝的復雜性和高難度。在這種情況下，如果想設計一種新型的直徑比較大的蹚桿，那么在高密度的要求之下，就一定要采用更多的應用工藝方案來解決這個問題，也就是說，為了解決套筒高精度深孔切削加工的難度問題，那么在實施的過程中，就需要能夠滿足閥桿套筒加工技術的各種細節要求，并且可以舉一反三、觸類旁通地推廣到其他類似的零件深孔加工生產技術之中。
關鍵詞：1000MW； 超超臨界；汽輪機；閥桿套筒；深孔加工
閥桿套筒的技術，是汽輪機中聯合壓力氣閥的核心部件，在 1000MW 超超臨界機組的閥桿套筒，可以采用平面示意圖的角度規定其比例，套筒的長度一般為 1000～ 1500mm，寬度一般為 200 ～ 500mm 之間，整個套筒的形狀類似魚雷，后面帶有尾翼。在配備內孔為階梯孔的設計過程里，一般長的口徑比會大于 8。套筒的常規加工方法，在以往的加工類產品經驗的范疇里，僅僅依靠內孔在半精車車工之后的打磨工藝。
1、閥桿套筒核心性的關鍵技術
1.1 閥桿套筒的定義
防水閥桿套筒包括筒體，在筒體的頂端設置有柱狀突起，在柱狀突起的軸心開設有柱形孔，在柱形孔處設置有將其封堵的堵頭，堵頭由置入柱形孔的柱體及設置在柱體一端的帽體組成，在柱體上設置有外螺紋，在柱形孔的孔壁上設置有與柱體外螺紋相適配的內螺紋槽，在堵頭的軸心開設有貫通的閥桿孔；在筒體的底端設置有與齒輪箱連接的外螺紋，在外螺紋的上方位置處設置有凸緣，在凸緣的下部開設有環形槽，在環形槽中固定“O”型密封圈。本實用新型密封性能好，可有效防止雨水進入齒輪箱內，避免齒輪箱內存有積水，減緩齒輪箱內部部件銹蝕，從而延長了閥門的下一次保養時間，大大節省了保養費用，經濟效益顯著。
1.2 閥桿套筒的深孔加工問題
目前，在我國現有的生產制造條件下，由于條件的局限，對于內孔磨削方案實施的技術中的精加工打磨，對于加工工藝的復雜性和高難度，會在設計新的加工工藝方案和車工磨合時，需要采用現有的技術基礎，想辦法研究新的加工工藝。深孔加工是在封閉和半封閉狀態下進行，無論在哪種情況下，在進行深孔加工的過程中，對于刀具的要求比較高，刀具往往細長、具有很大的剛性、強度較低，在加工的過程中，如果輕微的震動或者走偏的現象，就可能是孔的精細度和方向位置都產生比較大的變化。尤其是在系統加工的過程中，要注意這種加工可能會使得孔的粗糙度不能滿足實際要求。在深孔加工時，由于刀具本身因為摩擦會產生溫度的上升，那么刀孔的散熱條件和刀具的耐用程度磨損，可能會劃傷已有的加工面，很重的時候甚至會因為刀具而造成空隙的打磨失誤。
1.3 閥桿套筒的工藝措施及新方案
針對公司和生產過程中各樣的深孔加工技術存在的問題，為了結合工程及工程現有設備的具體情況，需要制定合理的工藝方案，內孔加工和粗加工技術的設計方案中，要考慮到不同的孔徑尺寸的要求。而且需要注意的是，在半精加工和精加工三個階段孔隙的粗糙度要求是比較精細的，尤其是在使用過程中，人們可能對于零件的裝夾方法采納“一夾（四爪卡盤）一托（滾動中心架）方案。對于減少工件振動的指數控制，再配合工件系統的剛性要求，就可以對于加工設備采納較新的數控技術。在深孔加工過程中，機床的徑向、軸向和跳動小幅度，會對于導軌的直線度和抗振性提出要求，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，要考慮到刀具的散熱鐵屑的排出以及冷卻更加方便的具體情況。對于內孔精加工方案，采用的是以車工來代替打磨的工藝，深加工的機床要求帶有非常強的減震功能，并且對于刀具系統的剛性有很好的保障作用。
2、超超臨界的汽輪機閥桿套筒深孔加工的過程
2.1 粗加工工藝要點
考慮到具體的加工效率要求和內孔深度的情況,因此，對于初加工的尺寸要考慮到基數 160，鏜床可能是機床主軸最大伸長量的決定因素，很多機床，大 概 生 產 量 能 夠 達 到 1200mm， 因 此， 在 刀 具 的 長度要求方面，如果想要滿足初加工的需要，就必須要對于工件的大頭端頭采用面對主軸的方式，為了采納 V 型墊鐵墊平的技術，用采用機床壓緊和外圓拉直方式，是可以重點使用的方法。另外，對于小頭小端的外圓拉直，對于施工時候的單邊留量需要鏜準內孔，保證直線度的 0.1mm 之內，就可以保證粗加工的精度了。
2.2 半精細加工和精加工的使用技術
要注意的一點是，汽輪機閥的刀桿選用原則，為了能夠對于切屑順利排除，就要首先計算好刀桿的強度和剛度系數，這樣做是為了能夠避免在加工時由于刀具的不正常振動，使得加工精度受到很大的影響，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，這樣就可以造成堵塞。因此，為了能夠排除這種故障，就需要加入冷卻潤滑液，潤滑液不能與直徑太大的刀桿合作，為了能夠將道具的磨損影響減少到最小，不影響刀具加工的精度，所以需要采用防振鏜桿，對于直徑和長度要求更加合理的鏜桿，只要配合鏜桿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
鏜桿的夾緊方式，是加工時候專用的道具和過渡工序。合理的刀做是為了防止刀具崩刃和折斷的保護設計，對于聲音和切屑的不順利排出，可視外觀現象和觸摸振動的外況，根據一定的觸摸振動來完善刀具底座。根據鏜桿的夾緊方式，對于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只要基礎，刀座適用機型不同，尺寸標準不同； 材質可選用高速鋼、銅材等。
2.4 工藝試驗的刀頭選用
工藝實驗室的檢驗方法可以更好保證老鷹頭切頭的精確度，為了使得鏜桿的前端更加輕靈，當蒸汽壓力提高到 25MPa 時，要嚴格的控制機組的物料平衡關系，要求協調控制及時準確。在控制鏜桿前段更加輕便，因此，為了抑制住不正當的振動，就應該將刀頭的切削頭的周圍空間更加有活動空隙，對于排出磨損的碎屑，才能夠將刀頭的使用過程安排得更加合理?？紤]到切削頭的接口的鋒利需求，尤其是在鋸齒面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桿套筒刀口的剛性，剛性是為了能夠將加工中的振動過程被控制住的保障，也就是說，對于防止套筒深孔加工的質量應該從刀口開始就被緊密控制。對于零件材料和汽輪機高溫部件的耐熱選擇，需要考慮到抗氧化的性能。
3、控制好閥桿套筒深孔加工過程的要點
在閥桿套筒刀頭工藝試驗的半精密車工選擇時，對于刀片的加工效果，要采納保證穩定的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效果，就要保證閥桿套筒夾工件的大端，勢必按照工件小端的外圓中間位置對比。對于 0.05mm 內部復驗工件大端外圓，應該粗加工車距工件的小端端面，將左右位置的寬度和表面粗糙程度的支架中心，配置在出車小端端面的內孔上。為了將上悶頭的位置頂緊，外圓和斜面的加工件須更加精密的車工安排，需要將各外圓和大端的斜面都按照單面的流動余量車工車出即可。發給套筒的掉頭和夾小端，在靠近閥桿套筒大端約為 50°的時候，斜面和見光圓柱的帶處支架和中心架，應該出于正外圓的小范圍尺寸內部。在將專用刀座吊上車床的時候，一定要控制住夾角的正確和精度，就是在裝入過渡套管和防振鏜桿的時候，對于開口處的刀座中分面，檢查鏜桿的安全夾緊，都在刀座的懸伸量的范圍，能夠將刀尖的高度接近機床主軸中心，這個時候可以安排在中拖板后面放上具有標準重量的平衡物，保證車的平穩和內孔孔徑，為了保證粗糙度和形位公差符合要求數據，就要求對于鏜桿系統的確定和加工過程時，注意觀察切屑的形狀和性狀。
4、結語
新時代要求，在大口徑的閥桿套筒高精度深孔加工工藝方案的制作過程中，對于解決閥桿套筒的加工難題，應該從分解的結構方面下功夫。為了加強和推廣應用到其它類似零件的深孔加工，在總結了車床方面的額鏜桿、深孔的切削參數和數控程度的運作規律，在奠定技術基礎和解決大直徑深孔加工的刀具、散熱，以及排出灰屑和深孔加工的尺寸度，對于表面粗糙度的程度控制，需要加強對于精度的精確控制，并且要推廣類似零件的深孔加工工作的技術。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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