600MW轉(zhuǎn)子法蘭連接沉孔反刮刀刀體設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李蓉 向志楊 鄧亞弟 趙毅

摘 要：本文介紹了600MW轉(zhuǎn)子法蘭連接沉孔反刮刀設(shè)計(jì)方案和應(yīng)用試驗(yàn)，通過(guò)該反刮刀的試用，不僅滿(mǎn)足了沉孔的加工精度，也解決了原加工刀體制造周期長(zhǎng)、成本高等問(wèn)題，同時(shí)也合理利用了退庫(kù)積壓刀片，進(jìn)而提高了加工效率，降低了生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：反刮刀刀體；設(shè)計(jì)；切削試驗(yàn)

1前言

公司在加工轉(zhuǎn)子法蘭連接沉孔時(shí)，一般采用兩種方式：一是對(duì)于加工余量≤20mm的沉孔采用進(jìn)口反刮刀刀具來(lái)加工；二是對(duì)于加工余量大于20mm的沉孔采用白鋼刀來(lái)加工。而在加工600MW、1000MW機(jī)組的轉(zhuǎn)子法蘭連接沉孔時(shí)，加工余量都大于20mm，一般都使用白鋼刀來(lái)加工，但白鋼刀在加工中易磨損，隨時(shí)要人工修磨，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。如果使用進(jìn)口反刮刀刀具加工沉孔時(shí)，則就需要多把刀具才能依次加工完成，這樣就會(huì)存在刀具費(fèi)用高、制造周期長(zhǎng)等問(wèn)題。

由于600MW機(jī)組轉(zhuǎn)子法蘭連接沉孔為Φmm/Φmm，其加工余量較大，因此我們根據(jù)其加工余量，并利用重型二分廠(chǎng)現(xiàn)有的進(jìn)口KOMET反刮刀刀桿和KOMET刀片，自行設(shè)計(jì)并制造了四種規(guī)格型號(hào)的反刮刀刀體，其中三個(gè)刀體用于沉孔的粗加工，一個(gè)刀體用于沉孔的精加工，然后將自制的四種反刮刀刀體分別與現(xiàn)有的進(jìn)口反刮刀刀桿、刀片裝配一體，用它們來(lái)替代進(jìn)口反刮刀刀具依次加工沉孔。

但為保證產(chǎn)品加工的安全和有效性，首先要驗(yàn)證自行設(shè)計(jì)和制造的切削刀具的可行性，故我們先在試驗(yàn)件上進(jìn)行切削試驗(yàn)，待試驗(yàn)件加工精度達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求時(shí)，然后再在產(chǎn)品轉(zhuǎn)子上進(jìn)行沉孔的反刮切削，進(jìn)而評(píng)估該切削刀具自行應(yīng)用效果及應(yīng)用。

2刀體設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)總體方案

600MW機(jī)組轉(zhuǎn)子法蘭面（圖1）上的連接沉孔Φmm/Φmm（圖2）的加工余量較大，需要多把反刮刀刀具依次加工沉孔才能保證加工精度。為了降低使用刀具成本，該反刮刀刀具的刀桿我們選用公司現(xiàn)有的KOMET反刮刀刀桿，刀片也選用公司庫(kù)存的KOMET鏜刀片，所以就只需設(shè)計(jì)反刮刀刀體即可。根據(jù)沉孔的加工余量和公司現(xiàn)有的庫(kù)存KOMET刀片，我們?cè)O(shè)計(jì)了Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm、Φ132 mm四個(gè)規(guī)格型號(hào)的刀體，其中Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm這三個(gè)刀體用于粗加工，Φ13 2 mm這個(gè)刀體用于精加工。

2.2刀體設(shè)計(jì)

2.2.1刀體材質(zhì)選擇

根據(jù)刀具的加工情況，刀體材質(zhì)我們選用42CrMo鋼，該鋼強(qiáng)度高、淬透性高、韌性好、淬火變形小，而且經(jīng)熱處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，低溫沖擊韌性良好。為便于加工，我們將42CrMo鋼熱處理后的材料硬度控制在HRC38～42內(nèi)，而且也適合與KOMET的刀桿和刀片配合使用。

2.2.2刀體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了降低使用刀具成本，并與分廠(chǎng)現(xiàn)有的KOMET反刮刀刀桿配套使用，因此，刀體是根據(jù)現(xiàn)使用的KOMET反刮刀刀桿（圖3）來(lái)設(shè)計(jì)。刀桿上的芯軸將刀體聯(lián)接在一體，鍵是向刀體傳遞扭矩，切削液孔是向刀體上的刀片傳輸冷卻液。刀體采用螺釘夾緊方式固定在刀桿上，即由壓緊螺釘和壓板來(lái)夾緊。

由于轉(zhuǎn)子法蘭連接沉孔Φmm/Φmm的加工余量比較大，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了四把反刮刀刀體，三把用于粗加工，一把用于精加工，其外形結(jié)構(gòu)大體一致（圖4）。

將設(shè)計(jì)的四把反刮刀刀體設(shè)為一組，其包括四種型號(hào)，每個(gè)型號(hào)刀體的外徑a值也不一樣，其a值、主偏角Kr值及適用的庫(kù)存刀片詳見(jiàn)下表（表1）。

2.2.3刀體的聯(lián)接、安裝及壓緊

該反刮刀刀體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅依據(jù)使用的反刮刀刀桿上聯(lián)接軸、鍵、切削液孔及壓板的實(shí)際測(cè)量值，而且還考慮了該刀體的加工工藝性、裝配可靠和使用安全性等問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)刀體結(jié)構(gòu)時(shí)，我們對(duì)刀體與刀桿的聯(lián)接、刀體與刀片的安裝及刀體的壓緊也都作了認(rèn)真考慮。

刀體與刀桿的聯(lián)接主要指聯(lián)接孔與聯(lián)接軸、鍵槽與鍵的聯(lián)接，刀體聯(lián)接孔與刀桿聯(lián)接軸的聯(lián)接為緊密配合，其間間隙≤0.01mm；而鍵槽與鍵的聯(lián)接為過(guò)渡配合。為加工方便，刀體鍵槽圓角R盡量選用現(xiàn)有的能加工的銑刀R值。

刀片與刀體的安裝主要指刀片能壓緊牢固且?jiàn)A緊螺釘旋入方便，因此刀體上的刀片槽及刀片螺釘孔均按照使用的刀片（型號(hào)）配作。

刀體采用兩刀刃加工，且兩刀刃刃口面保證在同一平面上，這樣不僅可以保證孔的加工尺寸精度，還可以保證孔的表面粗糙度。

為保證刀體的安全使用，其厚度不能高于刀桿聯(lián)接軸的高度尺寸，否則裝配時(shí)壓緊會(huì)不牢靠。

刀體上切削液孔的孔徑及位置要準(zhǔn)確，這樣可以保證加工時(shí)切削液流暢且不外溢。

2.2.4刀體檢測(cè)

按照設(shè)計(jì)要求我們制造出了四種規(guī)格的刀體（圖5）。為保證切削的精確性和安全可靠性，我們對(duì)安裝好后刀體上的刀片安裝直徑和刀桿的銅套外徑分別進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均滿(mǎn)足使用要求。

3切削試驗(yàn)

3.1切削試驗(yàn)總體方案

為保證產(chǎn)品加工安全和有效，我們的試驗(yàn)主要分兩步進(jìn)行。第一步是驗(yàn)證刀具的可行性，先在試驗(yàn)件上進(jìn)行。待切削合格后再進(jìn)行第二步試驗(yàn)，即在產(chǎn)品轉(zhuǎn)子上進(jìn)行沉孔的反刮試驗(yàn)。

試驗(yàn)設(shè)備是重型二分廠(chǎng)PAMAΦ162數(shù)控鏜銑床。

3.2切削試驗(yàn)一

試驗(yàn)件：焊接切割余料

試件材料：Q235-B

試驗(yàn)刀具：Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm、Φ132 mm四種規(guī)格的反刮刀

切削參數(shù)：S=450～500r/min、F=70mm/min

試驗(yàn)方法：先將試件固定在工作臺(tái)上（圖6），再在試件上鉆通Φ90 mm沉孔底孔，然后依次用Φ105 mm、Φ117 mm、Φ129 mm三種規(guī)格的粗加工反刮刀加工沉孔，最后用Φ13 mm規(guī)格的精加工反刮刀將Φ mm沉孔加工出。

試驗(yàn)結(jié)果：該材料易于加工、切削液傳輸流暢，切削輕快、排屑流暢，Φ mm沉孔的尺寸精度和表面粗糙度完全符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求（圖7）。

3.3切削試驗(yàn)二

試驗(yàn)件：D660W-218100A A低壓轉(zhuǎn)子

試件材料：30Cr2Ni4MoV

試驗(yàn)刀具：Φ105 mm規(guī)格的粗加工反刮刀

試驗(yàn)方法：先用Φ105 mm規(guī)格的反刮刀在轉(zhuǎn)子法蘭面上進(jìn)行粗加工沉孔，若加工效果滿(mǎn)意，就再用其它三種規(guī)格的反刮刀依次進(jìn)行加工。

切削參數(shù)：S=520～560r/min、F=70mm/min

試驗(yàn)結(jié)果：由于該材料沒(méi)有試件材料易于加工，刀體排屑槽比較窄小，故在加工中排屑不暢，鐵屑纏繞（圖8），加工面比較粗糙，不適合繼續(xù)加工。

3.4切削試驗(yàn)三

根據(jù)首次在轉(zhuǎn)子法蘭面上加工沉孔的試驗(yàn)情況來(lái)看，刀體的排屑槽設(shè)計(jì)不能滿(mǎn)足加工要求，導(dǎo)致加工中排屑不暢而影響加工質(zhì)量。為此，我們對(duì)刀體原來(lái)的排屑槽進(jìn)行改進(jìn)，將原排屑槽斜向開(kāi)通（圖9）。

將改進(jìn)后的刀具再次在轉(zhuǎn)子法蘭面上進(jìn)行沉孔反刮加工（圖10），試驗(yàn)方法與切削參數(shù)都按參照切削試驗(yàn)二來(lái)進(jìn)行，其試驗(yàn)效果很滿(mǎn)意，四把規(guī)格不同的反刮刀具在加工中排屑流暢（圖11），切削輕快，Φ mm沉孔的尺寸精度和表面粗糙度都符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，確保了切削的平穩(wěn)性與加工的精確度。

4問(wèn)題與改進(jìn)

由于第一刀反刮沉孔的時(shí)候，孔邊容易產(chǎn)生往里翻的毛刺，這樣每次都要用銼刀去除掉，若毛刺沒(méi)清除干凈還會(huì)造成刀桿銅套的磨損，故在Φ105mm規(guī)格的粗加工反刮刀的刀體上能增加個(gè)0.5mm×45°倒角刀最好。

5結(jié)論

通過(guò)本次反刮刀刀體的設(shè)計(jì)和切削試驗(yàn)，取得如下幾方面好的效果：

（1）使用我們?cè)囍频姆垂蔚兜毒叽帧⒕庸まD(zhuǎn)子法蘭連接沉孔后，其加工尺寸精度和表面粗糙度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（2）縮短了加工時(shí)間，提高了加工效率。使用該刀具后省去了原刀具隨時(shí)人工磨刀的工作時(shí)間，加工一根轉(zhuǎn)子法蘭連接沉孔時(shí)間由原來(lái)的7天減至5天半，生產(chǎn)周期大大縮短。

（3）合理消耗了庫(kù)存刀片，降低了生產(chǎn)成本。由于試制的反刮刀刀具使用的是公司退庫(kù)刀片，節(jié)省了進(jìn)口刀具的購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用和周期，而且該刀片可以加工6～9根轉(zhuǎn)子連接沉孔，達(dá)到了降本增效的目的。

（4）可將本次反刮刀刀體的設(shè)計(jì)及試削經(jīng)驗(yàn)可以推廣應(yīng)用到其它類(lèi)似的大沉孔的反刮加工中。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社出版社

作者簡(jiǎn)介：

李蓉（1973-），女，漢族，四川樂(lè)至人，德陽(yáng)東汽有限公司工藝部，工程師，1995年至2012年在工具分廠(chǎng)主要從事夾、量具等工具的工藝編制，2013年至現(xiàn)在在工藝部從事技術(shù)推廣和路線(xiàn)工藝編制.