一種汽輪機噴嘴室特殊結構T型槽加工方法

季東軍， 陳佩娟

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

0 引言

汽輪機是一種利用蒸汽熱能來做功的回轉動力機械，是將熱能轉化成機械能，向外輸出動力的機械裝置，在電力工業、交通運輸及國防等眾多部門得到了廣泛應用。在冶金、化工等部門中也有不少使用汽輪機來帶動水泵和風機，此外許多大型艦船也是使用汽輪機作為原動機。在工業生產過程中有余能和余熱的地方，也廣泛使用著不同類型的工業汽輪機，以充分發揮熱能多次梯級利用的優點，提高了生產的綜合效益。所以，到目前為止，汽輪機無論在生產電能還是供應熱能方面，都發揮著重要的作用［1］。

噴嘴是由相鄰的靜葉片構成的汽流通道，它的作用是將蒸汽的熱能變成動能，或者簡單地說成是用來產生高速汽流的。通常汽輪機的第一級噴嘴都是直接裝在汽缸噴嘴室的T型槽中，形成汽輪機第一級的調節級，而其余各級則裝在隔板上，再隨隔板裝配在汽缸上［2］。

1 工藝分析

常見的噴嘴室T型槽結構如圖1（a）所示，由橫向槽和豎向槽構成，此類結構使用通用成型銑刀在數控鏜銑床上即可直接在零件正面實現加工。對于某型汽輪機組噴嘴室，其上的T型槽結構如圖1（b）所示，相對常見的結構圖1（a）來說，這類T型槽結構的特殊之處在于其T型的橫向槽左右兩側多出了一個“耳垂式”結構。同時由于設計要求，需噴嘴室與汽缸焊接成一體后才可以加工T型槽，而汽缸的軸向長度近2mm，汽缸兩端進口直徑分別僅有250mm和350mm，T型槽位于汽缸一側，回轉中心直徑為800mm（如圖2所示），致使通常的正面鏜銑加工無法實現，必須使用角銑頭進行變向。另外，由于橫向槽多出的“耳垂式”結構影響，單一使用角銑頭又無法直接實現鏜加工，必須通過增加角銑頭的可控軸，以角銑頭軸向為回轉中心，并使用專用鏜（車）刀才能實現此結構的加工。

圖1 噴嘴室T型槽結構類型對比簡圖

圖2 某型機組噴嘴位置（汽缸上半）示意圖

2 解決方案

根據工藝分析可知，某型機組噴嘴室T型槽加工關鍵點集中在如何實現“耳垂式”結構的加工。同時，如何科學地進行工藝方案設計，也是保證T型槽與汽缸軸線、水平中分面以及各開檔的位置關系及精度的關鍵。

為有效解決上述某型機組噴嘴室T型槽加工過程中存在的關鍵問題，根據現有設備實際情況，做了針對性的工藝安排，具體過程如下：

1）加工前的準備工作。將汽缸上下半的兩端按著同一方向同時裝夾在數控龍門銑床上，首先確定數控零點，均勻毛坯的加工余量，加工中分面上的各個孔。

2）加工汽缸內的各個開檔。各開檔圓采用數控龍門銑床上的直角銑頭接三面刃盤銑刀進行粗加工，粗加工的具體參數為：三面刃刀盤直徑為φ500mm，轉速為100～120r/min，進給率為 700～900mm/min，單面余量為 1mm。粗加工完成后，采用精加工刀片進行精加工，精加工的具體參數為：三面刃刀盤直徑為φ500mm，轉速為100～120r/min，進給率為 950～1100mm/min。

3）加工豎向槽。在數控龍門銑床上選擇直角銑頭接立銑刀，采用玉米銑刀粗銑豎向槽，粗銑的具體參數為：玉米銑刀的直徑為φ40mm，轉速為300～340r/min，進給率為290～310mm/min，單面余量為1mm。粗銑完成后，采用棒銑刀精銑豎向槽完成豎向槽的精銑加工，精銑的具體參數為：棒銑刀的直徑為φ40mm，轉速為110～130r/min，進給率為 70～90mm/min。

4）加工橫向槽。完成豎向槽的精銑后，采用硬質合金T型槽銑刀粗銑橫向槽，粗銑的具體參數為：銑刀為φ63×10mm，轉速為 290～310r/min，進給率為 90～110mm/min。粗銑完成后，采用三面刃銑刀精銑T型槽，精銑的具體參數為：三面刃銑刀為 φ80×10mm，轉速為 390～410r/min，進給率為110～130mm/min。精銑完成后，將平旋盤安裝在直角銑頭上，將鏜刀桿安裝在平旋盤上，并將鏜刀桿調至橫向槽的中心處，將專用鏜刀安裝在鏜刀桿上，粗鏜橫向槽。粗鏜的具體參數為：平旋盤轉速為28～32r/min，進給率為28～32mm/min。精鏜橫向槽，精鏜的具體參數：平旋盤轉速為 23～27r/min，進給率為 32～37mm/min，精鏜完成后橫向槽與豎向槽相連通，形成T型槽，進而完成上下半合缸后無錯牙的T型槽加工。

3 結語

本文所述工藝方法具有以下效果：1）加工出的T型槽精度高，避免了T型槽無法進行直接加工的問題；2）保證了汽缸上下半對稱性，避免了立式加工時大小半問題的產生；3）水平裝夾加工與安裝調試和工作時的狀態相一致，可以避免加工過程中不必要的重力變形，保證了加工精度。

經實踐證明，本文所提供方法是實現某型汽輪機噴嘴室特殊結構T型槽加工的有效方法。

［1］ 翦天聰.汽輪機原理［M］.北京：水利電力出版社，1992.

［2］ 西安電力學校.汽輪機［M］.北京：電力工業出版社，1981.