600MW汽轮发电机转轴铣加工工艺优化

600MW steam turbine generator shaft milling process optimization

Abstract: Along with the domestic thermal power market for single capacity gradually to the large-scale development,600MW steam turbine generator has become the first domestic power plant unit, at the same time can processing of large steam turbine generator shaft also has become a domestic manufacturers processing capacity of mark. Through the introduction 600MW steam turbine generator shaft milling order processing, and some of the processing difficulty and key size guarantee measures to make the description, focuses on the instructions referrals tank dividing guarantee, referral tank and dove tail groove concentricity guarantee, and the original technology improve suitably, crescent groove machining the matters needing attention, shaft conductive screw hole milling processing methods and guarantee measures, so as to improve the production efficiency and guarantee the quality of production.

Key words: 600MW steam turbine engine shaft; shaft processing; milling processing; process

0 概述

近年来，我国对火电单机容量呈现大容量趋势，为满足这样的市场需求，600MW汽轮发电机转轴逐渐成为主打产品。在这里以600MW汽轮发电机组的转轴为例说明大型汽发转轴铣序加工的工艺方法和在生产中所运用改进行措施。

1 加工难点分析和解决方法

从图1可以看出600MW转轴是在本体上加工出设计所要求的下线槽和阻尼槽，考虑到转轴工作转速是3000rev/min，转轴各个槽位置分度是否均匀、各个槽的尺寸和粗糙度对转轴的工作状态会产生很大影响。

图1   600MW转轴本体下线槽

1.1 下线槽分度保证方法

转轴下线槽分度是非常重要的一步，槽的分度尺寸是保证转轴加工质量关键，如果加工后转轴下线槽尺寸偏差较大，则会造成转轴在动平衡时因两边重量不一致而产生平衡困难，从而影响转子工作状态。

从图1中可看出转轴的下线槽是180º对称分布，为保证转轴的加工质量所以在加工第一根下线槽找正对准下线槽中心后，把平尺和等高尺放置在刀盘对边，以后每次转动转轴加工另一根下线槽前必须检查等高尺的指示位置与划线位置是否相近，如果误差在0.5mm以内则可利用加工余量在精加工来消除误差。当粗铣下线槽后要对所有齿厚尺寸测量并记录，并对尺寸分析，确认转轴分度正确，以此保证精铣时尺寸达到图纸要求，这样可大减少转轴粗铣时转动找正时间。

1.2 下线槽与鸽尾槽同心度保证方法

600MW转轴下线槽与鸽尾槽同心度控制在0.05mm以内，这可以满足转轴在装配时外观质量达到设计要求，以往的加工经验是要求精铣完所有的下线槽后，再精铣鸽尾槽，由于机床分度误差，容易导致鸽尾槽和下线槽同心度超差，以往是要求下线槽精铣是一把刀一根槽，所以现在就改成精铣完一根下线槽后，把刀具换成鸽尾槽铣，在不转动转轴条件下粗精铣鸽尾槽，这样可以很好地保证下线槽与鸽尾槽的同心情况，可大大减少因转轴转动再找正下线槽所花费的时间。

1.3 本体公差保证方法改进

在生产加工实际情况中，以往的加工经验是要求600MW转轴放在机床上时，在本体中间需要加本体支撑，在精车转轴本体时公差为±0.25mm，但是如果在铣床上找正时把本体的顶母线和侧母线找正则可以保证在0.15mm以内，利用粗铣时的粗加工余量可以把要求转轴8小时静置时间取消，同时在半精加工时对转轴再次找正，仍可以满足转轴的质量要求。

1.4 粗铣加工方法改进

粗铣分为两刀加工，而粗铣单边有2mm的余量，但是根据自身多年的实际加工经验、机床和铣刀盘的性能，把两次粗铣改为一次粗铣加工是可以的，这样可以大大提高加工效率。走刀200mm/min，转速45rev/min，转轴本体长度6909mm，所需时间6909/200*32=1105.44分钟=18.4小时，加上每次铣完后更换刀片的时间每根转轴加工可节省时间约24小时

1.5铣月牙槽方法改进

铣月牙槽10-12rev/min，走刀8-10mm/min，而在加工实际中发现，如果采用粗精铣两步加工槽的粗糙度达不到图纸要求，所以就改用一刀把月牙槽宽加工到要求，同时粗糙度也可以满足。而用10mm宽的刀盘由于月牙槽是半圆接触随着加工深度加深，刀盘的切削面越长，加工中易产生跳刀现象，所以就在加工中随深度加深不断把走刀减少，在把月牙槽深度加工到尺寸时停止走刀让刀盘在原位置空转2-3转，如此可以消除加工月牙槽的跳刀痕和槽底的刀台、提高月牙槽的粗糙度。

2 导电螺孔的螺纹加工

由于转子工作转速是3000rev/min，而转轴导电螺孔的螺纹在工作时要承受螺母在工作状态时所产生的离心力，所以导螺孔的螺纹加工质量对转轴的质量有很大影响，为保证螺纹质量加工时一般采用铣削加工方式。

2.1螺孔螺旋插补铣原理分析

图2 内螺纹铣削示意

普通内螺纹牙形角60°，齿高：0.866*P*5/8，中径齿高：0.866*P*4/8，齿顶高：0.866*P*2/8，齿根高：0.866*P*1/8，P：螺距，螺纹检测以中径和牙形角为准。在内螺纹加工时，必须严格控制内螺纹中径和牙形角。在实际加工中，螺纹大径可用齿根高和刀具直径计算控制，螺纹底径可由底孔直径保证，牙形角可用刀具牙形角控制，螺纹中径和刀具中径在加工过程中很难检测和控制。但通过刀具直径、刀尖半径、齿高三者的关系计算，控制螺旋插补铣半径，可间接控制螺纹中径，保证加工质量。如图2。

计算齿高：0.866*P*5/8，插补铣半径，利用数控螺旋插补功能，编制数控加工程序。

XNLW100-1  (铣内螺纹) 

     ( R03:螺纹深度, R10:Z轴起点, R34:螺纹外径, R11:底孔, R06:刀具直径, 

     R05:螺距, R08:齿高, R09:加工齿高R09<=R08，07:刀尖半径, R15:补值）  

N05 R03=206 R34=115 R05=3 R06=80 R10=200 R07=0.4 R15=0.06

    R08=5*0.866*R05/8  R09=?   R20=2*R08

    R11=R34-R20   

N10 IF R09>R08 GOTOF MARKE2

N15 R25=R05/2 

    R30=(R25+R03)/ R05

N20 R36=TRUNC(R30)

    R31=1 

    R45=2*R07  R46=0.866*R05/8  

    R48=R46-R45  R49=R07+R48

N25 R40=(R11-R06)/2  R41=R40-2 

R42=R09+R49+R15+2  R43=R40+R09+R49+R15 

N30 G90 G54 G17 G0 X0 Y0 Z=R10 

N35 M03 S600 F200

    G00 Z=R25 

N40 G91 G0 X=R41 

    G01 X=R42 

N45 MARKE1:G02 X0 Y0 Z=-R05 I=-R43 J0  

N50 R31=R31+1 

    IF R31<R36 GOTOB MARKE1 

    G01 X=-R43 

N55 G90 G0 X0 Y0 

N60 MARKE2:GO Z=R10

N65 M02 

2.2质量保证措施

精铣时先试铣2扣，用通规、止规检查合格后，再通长精铣螺孔。精铣后在螺纹的有效长度范围内须用通规检查，防止刀片磨损造成螺孔底部尺寸不合格。如螺孔底部通规不过，更换刀片精修一刀。

在铣螺纹时，刀片在切削过程中会产生热量，导致刀片因热量产生变形，使刀片在径向方向变化，虽然此变化很小，但在精铣螺纹时这就变得非常关键，在加工过程中必须使用专用金属切削液。

2.3切削参数的选择

25CrNi3MoV属于难加工材料，采用K类硬质合金涂层刀片，为达到表面粗糙度要求，又具有较高的耐磨性，切削速度V选择100—120米/分钟。S=1000V/（п*D），S=400—480转/分钟，取主轴转速S=460转/分钟。进给速度F=N*S*Fz =6*460*0.2=550 mm/分钟

3 结论

通过以上的加工方案改进措施，通过实践证明把转轴铣序时间由原来的55天左右可以缩短到现在的35天左右，大大地提高转轴的加工效率，同时也有效地保证产品质量，为汽轮发电机组产量提高做出了积极的贡献。

参 考 文 献

[1] 陆剑中.金属切削原理与刀具.北京：机械工业出版社[M]．1990：46～65

[2] 吴玉祥.机械加工误差与控制. 北京∶机械工业出版社,1994

[3] 邓怀德主编.金属切削机床.机械工业出版社  1987年

[4] 高级镗工工艺学.机械工人技术理论培训教材  1988年

[5] 金属切削实用刀具技术.太原市金属切削刀具协会  1993年

[6] 王卫兵.MasterCAM 数控编程实用教程.清华大学出版社  2004