汽輪發電機制造過程中超精度加工的應用

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，制造業得到了很大進步。汽輪發電機制造企業之間的競爭日趨激烈，為了能夠獲得更好的發展就必須提高汽輪發電機的生產質量。汽輪發電機的制造過程是十分復雜的，包含很多加工環節，其中每個環節的精度都會影響到最終產品的質量，所以汽輪發電機制造企業應該結合自身生產工藝的特點加強精度加工。文章在分析超精度加工理論的基礎上，提出如何進行更好的超精度加工，保證汽輪發電機的生產質量滿足使用者的實際需求。希望能夠給相關人士提供一定的借鑒。

關鍵詞：超精密加工；汽輪發電機；制造；應用

在市場經濟的影響下制造業已經進入快速發展階段，汽輪發電機制造成為了制造行業中的重要部分。為了滿足使用者對產品的要求，就必須加強汽輪發電機的各項使用性能，而超精度加工的使用則能夠有效地提高汽輪發電機的整體性能。在進行汽輪發電機制造過程中除了需要專業的技術人才之外，還應該采取科學的加工工藝，才能夠保證汽輪發電機的質量。

通過對汽輪發電機生產工藝進行總結，我們可以發現其具有以下特點。第一，當前汽輪發電機的生產模式主要以小批量形式為主。就算在比較大型的汽輪發電機生產基地由于受到生產場地及設備的影響也很慢同時生產兩臺或者兩臺以上的汽輪發電機。第二，汽輪發電機生產所需的零件基本都是單件的，但是其中定子繞組卻是批量進行生產的，而且可以實現連續不間斷的進行生產。第三，在進行汽輪發電機生產的工程中是不存在試生產環節的。一旦設計出新的汽輪發電機機型就會直接生產數來發往電站進行試運行，而且新型汽輪發電機的設計和工藝生產都是在生產車間完成。生產人員需要對樣機進行仔細試驗，獲得相應的樣機成果，方便后期的大批量投產。第四，由于汽輪發電機屬于重型電機制造工藝，所以其所需的零部件制造工藝需要遵循工序集中原則進行統一安排生產。在生產的過程中復雜零部件的放置、找正等輔助工時占總工時的大部分。汽輪發電機所需要的零部件制造設備除了通用機床外，還需要大量的非標準機床。為了保證零部件生產效率，往往需要對某些零件進行盡可能多的同時生產加工，并且使所生產零件的尺寸可以互換。這些生產工藝特點也說明了汽輪發電機制造過程中需要的精度要求比較高，而且不存在二次加工的機會，所以生產企業必須注重零部件的加工精度，在未來的汽輪發電機制造過程中超精度加工的應用是必然趨勢，同時也是需要不斷提高的方面。

轉子軸是汽輪發電機生產中的重要零件，其轉軸主要是對合金鋼經過熱處理工藝鍛造而成，而且在加工的過程中需要大量的切削工藝，轉軸中所有的下線槽都需要在大型的轉子銑上加工完成，轉軸加工中每道工序的質量直接關系到整個轉軸的質量，所以必須保證轉子銑的精度滿足加工要求。通常來說，汽輪發電機中的轉軸長度都在十米以上，所以在生產過程中裝卡就存在一定的難度，合理的裝卡方式能夠保證轉軸的穩定性，而且還能夠在一定程度上保證其他零部件位置的精確性。不過要想保證裝卡方式符合裝配要求就需要與之配套的非標設備，而且對硬件的要求也非常高，往往難以實現。由于轉軸生產中需要大量的切削工藝，所以可能在轉軸端部出現擺動的現象，進而影響到周圍其他零部件的穩定性，使得汽輪發電機制造精確性很難得到保證。由此可見，精度加工對于汽輪發電機制造來說是至關重要的。汽輪發電機制造企業已經認識到了這一點，不斷研發新型的超精度加工技術，當前比較先進的超精度加工技術就是數控復眼加工技術，顧名思義就是從多個視角對零部件的加工尺寸進行確認，最大限度地滿足了零部件的生產要求。

世界先進國家早在二十世紀九十年代就已經提出了轉子軸加工過程中公差應該在零點零一三毫米的加工要求，但是由于我國當時的生產技術現狀，想要達到這個標準還比較困難，所以為了能夠促進我國制造業的快速發展，就需要生產企業能夠通過不斷研發新型的超精度生產工藝來彌補生產上的不足。

當前的轉軸加工中加工方法可以分為精車和精磨，其中精車主要采用快速伺服車削，雖然這種方法能夠提高車削的速度，但是經常會在加工中出現轉軸端部震動的情況，這會損耗轉軸的壽命，所以當前開始使用慢速伺服車削生產技術。通過大量的生產時間，我們發現在實際交工中經常出現切削瘤、刀具磨損等問題，必須引起相關加工人員的重視。為了能夠提高加工質量，應該在檢測方式上和精加工的某些特性相吻合，對機床部件、機床整體設備等進行定期檢測。對加工后的零部件也應該按照相應的規定進行檢測。特別需要注意的是在檢測中應該注重在位線測量，這樣才能夠進一步提高動態加工的精度。

轉子軸車序的加工工序往往會安排在350t以上的重型數控臥車上進行，而大型機床的裝卡工作尤為重要。為此一般在加工600MW～1000MW汽輪發電機轉軸時需配制與350t重型數控臥車萬向節成套使用的轉軸精車工具，350t重臥中心架配套使用的靜壓支撐瓦和普通烏金頭等一批專用工具。對于支撐工具的使用我們應謹慎對待，因為支撐的靜態設計往往非常關鍵，油膜或者汽膜的變化對于精度加工影響較大，所以目前汽（輪發電機轉軸車序加工常規工藝方法為萬向節-雙托架支撐方式，即由萬向聯軸節傳遞力矩，在轉軸汽、勵端軸頸或擋油臺等部位采用中心架支撐的方式，采用這種加工工藝能很好地解決由于機床自身傳動機構（機械部件）間隙等因素對加工精度帶來的負面影響。

百萬級汽輪發電機轉軸軸承跨距約為13130mm，六十萬級汽輪發電機轉軸軸承跨距為10061.2mm，本體部分外圓直徑為1270mm，故其靜撓度較600MW汽輪發電機轉軸更大。由于百萬級汽輪發電機的上述特點，繼續保證機械加工的尺寸和形位公差變得更加困難。百萬級汽輪發電機轉軸勵結構較為細長脆弱，在加工過程中受其自身撓度影響，尺寸和形位公差均很難保證。針對此種現象，在百萬級汽輪發電機轉軸車序加工中引入第三支撐的概念。三點支撐，以盡可能減小轉軸撓度對機械加工所帶來的不利影響。在車削加工時，將專用中心架及支撐在勵端段適當位置，以滿足接下來的車削任務。

雖然采取合理的加工工藝能夠有效地改善加工效果，但是并不能在根本上解決產品的精度問題，其中加工工具的選擇對于精度的影響是很大的。當前的制造業已經進入到納米時代，如何提高產品的精度已經成為制造業必須考慮的問題之一。當前比較關鍵的加工工具是刀具、磨具以及刃磨技術。金剛石刀具是當前精密切削的主要加工工具，通過精密刃磨能夠保證刃口的鈍圓半徑在二到四微米之間，并且提出相應的檢測方法。其他的加工工具也應該以保證產品精度為前提進行選擇。

總而言之，當前在汽輪發電機制造過程中使用超精度加工技術已經證明我國制造領域得到了快速發展，在不久的將來該技術必然會應用到其他領域，進一步提高我國產品的生產質量。超精度加工技術的長足發展不論是對制造業來說還是其他行業來說都是極為重要的，作為技術人員應該加強對該技術的認識程度，并積極地進行思考和創新，總結出該技術在實踐中的不足之處并通過某種技術手段來彌補自身的缺點，進一步優化超精度加工技術的應用環節，提高產品的質量，使其更加適應市場經濟的發展。

參考文獻

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