從容應對嚴酷挑戰——以完整解決方案和專業經驗助力長江動力提升工藝水平

山高刀具供稿

長動集團朱愛明（左）和山高刀具董志飛

盡管中國的汽輪機發展起步比較晚，但近年來整個行業技術進步飛快，行業競爭格局也發生了深刻的變化：汽輪機產品發展趨向大功率、高效率、大容量及智能與環保。隨之，同樣也促使著汽輪機配件產品向精密、高效和節能方向發展。

中國長江動力公司（集團）是一家擁有多年發展歷史的傳統電力設備制造廠商，其所面臨的考驗格外嚴峻。確立核心競爭力，保持企業的穩定發展和經濟利益有效提高，使企業發展適應國家電力行業發展需求，是新時期長動集團面對挑戰的新命題。

“集團在創造和完善以新技術為核心競爭力的產品結構體系的同時，不斷提升汽輪機制造的工藝水平，向加工要效益，令企業核心競爭力得到了極大的提升。” 長動集團總工藝師馮善清曾這樣表示。

作為汽輪機的核心零部件，葉片的結構尤其復雜（見圖1），多為扭轉自由曲面（從葉根到葉冠的型線不規則），而且其加工工作量很大，幾乎占到了汽輪機總加工量的1/3（見圖2），因此，葉片加工質量的好壞直接影響著汽輪機的工作效率及其可靠性。而葉片的質量和壽命與加工方式有著極其密切的關系，換句話說，葉片的加工方式對汽輪機的工作質量和生產經濟性具有決定性的影響。

圖 1

圖 2

五軸聯動加工中心是目前最為先進的葉片加工設備。長動集團的朱愛明在汽輪機制造領域的工作經驗長達10年之久，在使用了五軸聯動加工中心后頗為感慨地說：“五軸聯動加工中心的應用大幅縮減了葉片的加工工序。我們過去采用傳統設備加工葉片時至少需要30道工序。而如今，使用五軸聯動加工中心只需一次裝夾即可完成葉片的所有加工程序，消除了多次裝夾引入的重復誤差，加工時間也縮短到過去的1/4。”

葉片的加工內容主要是基準面的加工、汽道型面的加工、葉根的加工以及葉冠加工。長動集團選用的加工毛坯主要有兩種，即方料毛坯和鍛料毛坯。葉片的材質為不銹鋼，屬難加工材料。在葉片的加工中，毛坯開粗占了很大的比例，特別是方料毛坯的加工，開粗余量達到60%以上。好消息是，五軸聯動加工中心具有出色的高速加工性能，還具備有很強的開粗加工能力，工件毛坯可以從方鋼開始，直至加工到拋光程度。可令人頭疼的問題是，由于切削加工時切削力大，切削變形大，切削產生的熱量高，因此刀片磨損十分嚴重。從毛坯加工到成品，通常需要幾十把刀具參與才能完成。

葉身型面加工質量的高低直接影響著汽輪機的工作性能，其加工以高速切削為主，粗加工操作可切去大約60%～70%的毛坯原料，因此對配刀的要求很高。該操作使刀具承受重負荷，加工過程中需預知刀具的使用壽命，并通過及時換刀來保持葉身的加工質量。

圖 3

葉根的加工精度決定著葉片的裝配質量（見圖3），并直接影響著汽輪機的安全運行和效率，對其尺寸精度、表面粗糙度的要求都很高，給加工帶來了一定的難度。為保證葉根的公差必須提高基準面的精度。

“在葉片的開粗過程中，刀具需要承受極大的重負荷，必須具有很好的壽命及使用經濟性。為此，我們選用了山高刀具的MS2500可轉位刀片。在實際生產中，我們在五軸聯動加工中心上用一把裝有5個刀片的銑刀盤進行開粗加工，在干式切削條件下，每個刀片至少可以轉位4次，切深小時甚至能轉位6～8次。”據朱愛明介紹，山高刀具MS2500可轉位刀片僅在一輪刀具試切中便脫穎而出。“企業的紅利在刀刃上，通過這一款刀具所帶來的變化，便讓我們對這句被國外制造企業廣泛流傳的說法有了更加深刻的體會。”

MS2500刀片是一款仿形銑刀，抗沖擊力強，刀盤的容屑槽空間大，出屑方便，尤其適用于不銹鋼等難加工材料的粗加工。“圓刀片設計具有一種創新的可變微觀幾何角度，可以應對多軸葉片加工應用中不斷變化的材料余量。能有效提高汽輪機葉片的加工效率，減少振動并改進了排屑控制。”山高刀具董志飛介紹說，“刀片座設計有刀片抗轉動系統，這項系統已獲得了專利，通過4個小平面確保刀片在加工過程中不會旋轉，提高了加工穩定性，確保了加工過程的安全。汽輪機葉片銑削加工往往需要較高的刀具懸伸量，因此這樣的刀片座設計就顯得尤為重要。”在葉片加工領域，山高刀具擁有極其豐富的實踐經驗，在一些容易被忽略卻有可能影響最終結果的細節層面，它的考慮更加周到，例如，該刀片座還考慮了密封設計，可避免加工過程中的切屑或污垢進入，通過保持高精度來提供高質量的加工。

2013年，長動集團整體搬遷改造建設項目實施完成。機加工車間投資2億元對設備進行了升級換代，數控機床由原來的18臺增加到了34臺，新設備全部為四軸和五軸數控加工中心，機加水平邁上了一個新的臺階。

“從產品專家、刀具系統供應商到如今的機加工整體解決方案供應商，山高刀具始終以客戶的需求為導向，來為客戶實現高效率、低成本的加工。針對汽輪機的方鋼葉片、鍛造葉片、高溫合金葉片、轉子槽和渦輪等部件的加工，山高刀具擁有成熟的刀具解決方案和過硬的按需定制的服務能力。” 在此次長動集團技改項目中，山高中標的刀具品種多達上百種，種類遍及銑刀、三面韌銑刀、鏜刀、鉸刀、車刀和減振鏜刀等多個規格和型號。

高質量的精密工程需要一流的刀具。 就山高刀具而言，了解發電行業的各種特殊挑戰，擁有完整的銑削解決方案，多年積累的專業經驗能夠幫助用戶降低加工時間和提高生產率，從而在這個競爭激烈的細分市場中保持領先優勢。“與山高刀具的合作，不僅讓我們的新機床得以順利投入生產，同時，其在汽輪機制造領域擁有的豐富經驗也讓我們受益匪淺。”朱愛明總結說道。