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立車加工水輪發(fā)電機鏡板工藝數(shù)控技術(shù)

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關(guān)鍵詞:立車 加工 數(shù)控技術(shù)

      水輪發(fā)電機鏡板是水輪發(fā)電機的關(guān)鍵部件推力軸承的重要組成部分。鏡板表面粗糙度對推力瓦的磨損影響很大,粗糙度越差對推力瓦的摩擦損耗越大;平面度關(guān)系到機組運行時推力軸承的油膜是否均勻,直接影響推力軸承的潤滑性能;平行度對機組安裝的擺度調(diào)整和運行的穩(wěn)定性都有影響,可見鏡板的質(zhì)量特性直接關(guān)系著水輪發(fā)電機組的運行。鏡板的加工精度取決于制造設(shè)備的精度、加工工藝、(磨、研磨、拋光)工具及其介質(zhì)的選擇等因素。本文以廣西大化擴建工程水輪發(fā)電機組鏡板和麒麟寺工程第2、3 號機組鏡板的加工為例,介紹立車加工水輪發(fā)電機鏡板數(shù)控技術(shù)工藝。廣西大化擴建工程機組是110MW 軸流轉(zhuǎn)槳式機組,推力軸承負荷2650t,屬大型機組,其鏡板的規(guī)格也相當大。

    1 數(shù)控技術(shù)加工工藝路線

     ?。?)鏡板加工的工藝線路依次為:粗車、精車、劃線、鉆、鉸、鉗、磨削、研磨、拋光、防銹、包裝。

     ?。?)鏡板精車前,吊裝螺孔應(yīng)加工好。鏡板精車后磨削前,應(yīng)將鉆鉸鏡板與推力頭之間的把合孔、銷孔等工序完成。

    2 立車、專用工具和介質(zhì)的確定

      結(jié)合圖1 鏡板加工尺寸與精度選用4 米立車,另外設(shè)計一套專用工具鏡板磨頭、研磨盤、拋光盤,選用合適的研磨劑、拋光膏等介質(zhì)。加工的鏡板平面度可達到0.03mm,鏡板兩面的平行度可達到0.03mm,鏡面的表面粗糙度可達到0.02~0.04m,能夠達到鏡板的設(shè)計、使用要求。

      (1)加工設(shè)備的選擇及要求:車削、磨削、拋光等工序均在立車進行,因此對立車的精度要求很高,卡盤端面跳動需0.02mm,橫梁水平度和直線度分別0.02mm/m。常見機床卡盤的承壓原理分靜壓導軌和動壓導軌。本文推薦選用靜壓導軌機床,因?qū)к夐g隙均勻。若選用動壓導軌機床最好將油壓調(diào)至較低狀態(tài)。機床橫梁的水平度可以通過試磨鏡板來調(diào)整橫梁水平使其達到理想狀態(tài),刀架在橫梁上運行的工作段應(yīng)選擇磨損最少的區(qū)間。若通過上述辦法仍達不到要求,需想其他辦法,甚至重新選擇機床。

     ?。?)專用工具的設(shè)計與制作關(guān)系著鏡板粗糙度能否達到圖紙要求,經(jīng)過實踐摸索本工藝需磨頭(如圖2)、研磨盤、拋光盤等專用工具。

     ?。?)運用上述設(shè)備和工具加工鏡板還需要選用錫基軸承合金、W28 白剛玉磨料、液壓油、煤油、氧化鉻拋光膏、工業(yè)呢子、絲綢、清洗劑等介質(zhì)。

    3 數(shù)控技術(shù)關(guān)鍵工序介紹

      3.1 數(shù)控技術(shù)磨削

      磨削以及后序加工掉的余量很少,對形狀的改變很小,主要是為了改善粗糙度。鏡板車序后的形狀基本上就決定了平面度和平行度,所以進入磨削之前應(yīng)將基面加工到形狀公差要求。我們選用8mm 寬的寬光刀進行光刀,吃刀深度0.3mm、走刀量2~3mm/r。光刀后對光刀基

      面的平面度、平行度進行檢查,若達不到圖紙要求需借助磨頭用硬砂輪修復光刀基面直至達到圖紙要求。

     ?。?)磨削方法1

      磨削需要一副運行平穩(wěn)的高精度外圓磨頭,磨削時磨頭聯(lián)接砂輪或千頁輪利用其外圓進行磨削(在摸索階段曾試圖在數(shù)控龍門銑床上安裝端面磨頭進行鏡板的磨削,試驗結(jié)果被磨削部位嚴重發(fā)黑且破壞了原有的平面度,因此停止了這一工藝路線的研究),磨頭選用專用型號的軸承、電機和砂輪。磨頭的軸承為單列角接觸球軸承;磨頭的電機功率1.1kW,轉(zhuǎn)速1450r/min;砂輪規(guī)格為Φ250×25×Φ75,砂輪材料46 號粒度白剛玉。

      磨削時工件線速度一般控制在50~70m/min,吃刀為0.01~0.02mm,走刀10~20mm/r。

     ?。?)磨削方法2

      利用方法1 的磨頭工裝,將砂輪換成千頁輪進行磨削。磨削時工件線速度、走刀量與方法1 類似,吃刀量可增大為0.03~0.06mm。這種方法效率有明顯提高。由于千頁輪在起動時因離心力作用有效直徑會突然增大,啟動前應(yīng)調(diào)整好千頁輪與鏡板之間的距離,防止千頁輪起動的瞬間嚴重損傷鏡板。

      實踐證明兩種方法均可行,方法2 效率高、精度好,粗糙度能達到Ra0.8。

      3.2 數(shù)控技術(shù)研磨

      研磨主要是為了進一步改善鏡板的粗糙度,需設(shè)計研磨盤并澆注錫基軸承合金和選用適當?shù)难心?/span>

     ?。?)研磨盤厚度應(yīng)大于200mm,直徑應(yīng)大于鏡板環(huán)寬,自重較大,研磨效果好。

     ?。?)研磨盤的研磨面應(yīng)澆注錫基軸承合金。要求合金材料純凈度高,不含雜質(zhì),否則研磨過程中將會擦傷鏡面。錫基軸承合金需用靜力方式澆注,澆注時須保證錫基軸承合金層內(nèi)部成分均勻、致密、無雜質(zhì)。

     ?。?)研磨盤端面的錫基軸承合金層應(yīng)足夠厚,新澆注合金層在加工后的厚度,通常應(yīng)大于30mm。原因在于錫基軸承合金層隨著研磨過程的進行,會不斷減薄。研磨盤端面應(yīng)加工出截面為88 的6 條溝槽,其中在圓周方向有2 條(分別位于約1/3、2/3 半徑處),在徑向有4 條(45均布)。

     ?。?)研磨用研磨粉應(yīng)選擇性能優(yōu)良可靠的白剛玉粉。如W28 白剛玉粉。研磨用潤滑劑,選擇液壓油和煤油混和。研磨時應(yīng)將研磨粉、液壓油和煤油充分混和、攪拌均勻,稠度適中,然后澆涂在鏡面上并保持濕潤,不能使研磨面形成干摩擦。

     ?。?)研磨時研磨盤的聯(lián)接柄應(yīng)固定在刀架上,研磨盤與聯(lián)接柄用球面副聯(lián)接,靠自重懸壓在鏡板上。研磨時立車轉(zhuǎn)速約為5~7r/min,研磨盤因工件旋轉(zhuǎn)時內(nèi)外圓線速度差實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動,使研磨作用得以進行。

     ?。?)研磨后的鏡面,應(yīng)用專用清洗劑清洗干凈。另外,在同一走刀速度和轉(zhuǎn)速下鏡面內(nèi)圓比外圓的被研磨的多一些,這與鏡板偏差允許規(guī)則一致(鏡板公差范圍偏差允許規(guī)則內(nèi)圓低于外圓)。

      3.3 數(shù)控技術(shù)拋光

     ?。?)拋光盤主體用普通鋼板制作。拋光盤是由金絲絨包工業(yè)呢子,再包裹拋光盤主體而構(gòu)成。

     ?。?)拋光劑,選擇氧化鉻拋光膏和氧化鉻軟膏,拋光效果良好。

     ?。?)氧化鉻拋光膏和氧化鉻軟膏與煤油充分混和、攪拌均勻,稠度適中,然后涂在鏡面上并保持濕潤。

      (4)鏡面拋光完工后的鏡板,應(yīng)用專用清洗劑清洗干凈,并且此時需要用潔凈的絲綢布清洗,若用普通布料纖維易粘附殘留在鏡面上。然后需立即進行防銹處理,防銹后立即包裝。

     ?。?)清洗后的鏡面,不能用手觸摸。檢查厚度時,應(yīng)在拋光之前進行,拋光后不再進行尺寸檢查,因拋光工序拋掉的余量很小可忽略不計。

      注意:上述工序中煤油比例應(yīng)適中,因煤油滲透能力極強,其混合物可能滲透到鏡板表面使鏡板拋光后呈烏亮,一般情況我們期望鏡板的亮度高一點,但并不意味著烏亮比光亮的粗糙度差。

    4 檢驗方法及檢驗結(jié)果

      (1)該鏡板平面度運用先進儀器(如SDS11 型數(shù)字式水平儀,精度0.001mm/m) 進行檢查,檢查結(jié)果平面度0.0238mm;平行度已在研磨前運用外徑千分尺測定,檢查結(jié)果0.02~0.03mm;粗糙度運用袖珍式粗糙度儀檢查,檢查結(jié)果Ra0.2~Ra0.4。

      (2)對于一般廠家而言不一定具備所有的測量儀器,但可以通過檢驗員的經(jīng)驗和檢定合格的0 級平尺等一般方法對粗糙度、平面度進行判斷。將手掌置于鏡面100~200mm 上,鏡面成像能清晰地辨認掌紋或人距鏡面1~1.5m 時鏡面成像能夠清晰地辨認人臉視為粗糙度合格。通過對儀器顯示的結(jié)果與人的感觀判斷結(jié)果對比分析,通常情況對于一個長期從事機械加工檢驗工作人員的判斷結(jié)果比儀器的判斷結(jié)果要高半級或基本一致,筆者認為實際操作中此方法可信。用0 級平尺檢查平面度時一般借助塞尺的方法檢查。鏡板平面度與車床的卡盤跳動和橫梁的直線度有必然的聯(lián)系,因此用平尺進行檢查時必須兼顧回轉(zhuǎn)方向和直徑方向。

      注意:進入拋光階段就不能夠再用接觸性檢查手段檢查了。如果已加工好的鏡面不慎被手或其他直接接觸,鏡面將會極短時間內(nèi)生銹,一旦出現(xiàn)這種情況需立即清洗。

    5 包裝

     ?。?)清理鐵屑、灰塵、油污,用干絲綢布擦干凈,接著涂防銹脂,再貼二層氣相防銹紙。

     ?。?)鏡板的孔、銷孔、螺孔防銹用FZT-3 冷涂型防銹脂。鏡板其他部位選涂FYT-4 黑色瀝青型防銹油,在涂刷前需要將防銹油用加溫煮的方法沉淀其中的夾雜物,使得防銹油成分均勻,以免擦傷鏡面。

     ?。?)鏡板需要有專用的牢固木箱裝箱。木箱底層需要墊軟毛墊防振,鏡板用白絲綢包裹后,再放在軟毛墊上。鏡板的鏡面必須向上放置,鏡面上再放軟毛墊。

     ?。?)鏡板放在木箱內(nèi)后,四周應(yīng)用木塊墊實防松,在保護好鏡面情況下,可加壓防振(如吊環(huán)裝在鏡板上,再固定牢固吊環(huán)),使鏡板在起吊和運輸過程中獲得細致防護,不被損傷。

    6 結(jié)語

      運用立車加工水輪發(fā)電機鏡板在大型水輪發(fā)電機組制造廠已是成熟的工藝技術(shù)。但對一般制造廠而言仍然處在摸索階段,筆者通過對3 臺鏡板用立車加工的過程進行總結(jié),供大家借鑒。大化及麒麟寺機組的鏡板投入實際運行中,各項指標均符合設(shè)計、使用要求,證明本文所述工藝實用性強,有一定的參考價值。

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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