便攜設(shè)備加工壓縮機風筒法蘭密封面水紋線方法研究

白俊峰　張威　張淇　張原平　付帥　王安妮

摘 要：離心壓縮機是應(yīng)用于石油、冶金、化工等領(lǐng)域重要的氣體壓縮設(shè)備，壓縮機法蘭形式的選用直接影響壓縮機與管道連接的密封效果，其中風筒法蘭上的密封水線可提高密封性，但水紋線的加工是壓縮機制造過程中的難題。以某型壓縮機為試驗對象，利用便攜式法蘭端面加工設(shè)備對風筒法蘭密封面進行加工，驗證了產(chǎn)品加工質(zhì)量，改變了傳統(tǒng)鏜、銑床加工方法，經(jīng)計算，縮短了產(chǎn)品制造周期，節(jié)約了加工成本，為離心壓縮機風筒法蘭密封面水紋線的加工提供了實踐經(jīng)驗，為優(yōu)化加工工藝奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：離心壓縮機；水紋線；便攜設(shè)備；加工方法

中圖分類號：TH452 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）03-0118-03

Abstract： Centrifugal compressor is an important gas compression equipment used in petroleum， metallurgy， chemical industry and other fields. The selection of compressor flange type directly affects the sealing effect of the connection between compressor and pipeline， and the sealing waterline on the duct flange can improve the sealing performance. But the water line processing is a difficult problem in the compressor manufacturing process. Taking a certain type of compressor as the subject， the sealing surface of the air tube flange is processed using the portable flange end face processing equipment， the processing quality of the product is verified， the processing method of the traditional boring and milling machine is changed， and the product manufacturing period is shortened by calculation. This saves the processing cost， provides the practical experience for the machining of the sealing surface of the centrifugal compressor air duct flange， and lays the technical foundation for the optimization of the processing technology.

Keywords： centrifugal compressor； water stripe line； portable equipment； processing method

引言

離心壓縮機在國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要地位，尤其是在天然氣輸送領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。本文是以某型離心式壓縮機機殼為例，如圖1所示。由于加工工藝要求，壓縮機的風筒法蘭必須焊接至機殼上后再對法蘭平面、止口進行加工，這樣就只能利用鏜床或銑床設(shè)備對其進行加工。根據(jù)設(shè)計要求，壓縮機風筒屬于突面（RF）法蘭，圖紙技術(shù)要求中明確指出在法蘭密封面上加工水紋線，要求刀具的圓角半徑應(yīng)不小于1.5mm，形成的鋸齒形同心圓或螺旋齒槽深度約為0.05mm，節(jié)距約為0.45-0.55mm。因此，利用現(xiàn)有鏜床或銑床設(shè)備加工，在保證生產(chǎn)效率的前提下，很難滿足設(shè)計要求。

1 傳統(tǒng)水紋線的加工方法

傳統(tǒng)水紋線加工方法為采用φ3或直徑更大的球頭銑刀，通過數(shù)控龍門銑床或數(shù)控鏜床X軸與Y軸聯(lián)動方法實現(xiàn)加工，如圖2所示。由于機殼水紋線加工精度較高，加工前需將風筒法蘭密封面找平，找平后方可進行加工，加工進給最優(yōu)為螺旋線形式，從法蘭密封面一側(cè)進刀，從另一側(cè)出刀。此方法加工水紋線效果良好，但加工效率較低，加工時間由機床主軸轉(zhuǎn)速和進給量決定，占用廠內(nèi)數(shù)控設(shè)備時間較長，嚴重影響生產(chǎn)效率。

2 便攜設(shè)備加工方法

鑒于傳統(tǒng)加工方法效率低下，占用數(shù)控設(shè)備時間較長所帶來的加工成本升高的缺點，提出了采用便攜法蘭加工設(shè)備來提高生產(chǎn)效率，設(shè)備外型如圖3所示。

此設(shè)備操作簡單，可滿足一組操作人員在不使用機床設(shè)備的前提下，完成對法蘭密封面水紋線的加工工作。因此，可在離心壓縮機機殼完成所有加工工序后，將機殼吊運至零件存放區(qū)，安排2名操作人員攜帶便攜法蘭加工設(shè)備對風筒法蘭水紋線進行加工，此方法可有效避免對生產(chǎn)設(shè)備的占用。

2.1 設(shè)備裝夾

以某型號便攜法蘭加工設(shè)備為例，設(shè)備固定支座與加工機器采用分體機構(gòu)，此設(shè)備固定支座采用內(nèi)孔支撐方式，將壓縮機風筒法蘭內(nèi)孔撐緊后實現(xiàn)對加工機器的固定，設(shè)備固定的穩(wěn)定程度直接決定了水紋線加工的質(zhì)量，支座安裝如圖4所示。

2.2 設(shè)備找正

待固定支座安裝完成后，需要將加工機器固定于固定支座上，鑒于此型號壓縮機風筒法蘭端面垂直于水平地面，為保證設(shè)備加工的穩(wěn)定性，需要對設(shè)備進行良好配重。由于待加工法蘭屬于精加工完成狀態(tài)，因此，在加工水紋線前需要對法蘭進行打表找正，根據(jù)水紋線技術(shù)要求，需要以法蘭密封面端面為基準找平，打表得不超過0.05mm，以法蘭內(nèi)孔或止口外圓打表找正，打表不得超過0.10mm。打表過程如圖5所示。

2.3 設(shè)備加工

在正式加工前，需選用合適的加工刀具。通過分析，可采用刃磨良好的焊接刀具或機夾刀具進行加工，為保證加工質(zhì)量，可選用尖刀形式的車刀，但需滿足刀具圓角半徑不小于1.5mm。本試驗采用機夾刀具進行加工，刀具形式如圖6所示。

根據(jù)設(shè)計要求，水紋線節(jié)距約0.45-0.55mm，通過調(diào)節(jié)設(shè)備，本次試驗選用加工節(jié)距為0.528mm，走刀形式為由外向內(nèi)。

經(jīng)過4次試驗，在加工過程中均產(chǎn)生振刀紋，通過分析可知，以下3個方面為主要原因：（1）由于此設(shè)備采用氣動驅(qū)動，需要廠區(qū)穩(wěn)定的氣源。（2）刀具圓角較大，切削載荷較大，需要調(diào)整合適切削參數(shù)。（3）設(shè)備剛度相比普通機床剛度較差。

為避免在加工過程中振刀紋的再次出現(xiàn)，要求如下：（1）氣源壓力不得低于6公斤，同時氣源流量波動不得過于明顯。（2）刀具背吃刀量不得過小，本試驗不得小于

0.10mm。（3）設(shè)備轉(zhuǎn)速不得過高，本試驗不得大于每分鐘7轉(zhuǎn)。（4）加工過程中設(shè)備固定支架不得存在振動。（5）為提高加工表面質(zhì)量，可適量刷涂切削液。

通過分析，再次試驗將以上所有加工因素進行了深入考慮，經(jīng)過檢查，加工后的水紋線質(zhì)量良好，符合設(shè)計圖紙要求，加工過程如圖7所示，水紋線加工效果如圖8所示。

3 加工效率

便攜設(shè)備操作簡單，安裝方便，為便于計算實際生產(chǎn)效率，需計算加工一個風筒法蘭所需總體時間，總體時間是支座安裝時間、找正時間、換刀對刀時間、調(diào)整參數(shù)時間、加工時間及拆卸設(shè)備時間的總和時間。

本次試驗支座設(shè)備安裝時間約為30分鐘；找正時間約為90分鐘；換刀對刀時間約為15分鐘；調(diào)整參數(shù)時間約為5分鐘；離心壓縮機風筒法蘭密封面徑向?qū)挾燃s為108mm，實際試驗進給量約為3mm/min，在轉(zhuǎn)速不變的前提下，實際完成車削所花費的加工時間約為35分鐘；拆卸設(shè)備時間約為20分鐘。

綜上所述，利用便攜法蘭加工設(shè)備，加工一個直徑約700mm的風筒法蘭水紋線時間約為195分鐘，即3小時15分鐘；利用傳統(tǒng)方法加工一個同樣尺寸的風筒法蘭水紋線需至少10小時，同時還需占用數(shù)控加工設(shè)備，通過對比可知，采用便攜設(shè)備加工風筒法蘭的時間相比于傳統(tǒng)機床加工年時間節(jié)省約7小時。由此可判斷，利用便攜設(shè)備加工離心壓縮機的風筒法蘭水紋線可大大提高加工效率，縮短生產(chǎn)周期。

4 結(jié)束語

通過對便攜式法蘭加工設(shè)備進行試驗研究，將某型號離心壓縮機風筒法蘭作為主要研究對象，通過分析水紋線技術(shù)要求，確定了切削刀具，優(yōu)化了便攜設(shè)備在加工風筒法蘭水紋線過程中的切削參數(shù)，證明了便攜設(shè)備加工離心壓縮機風筒法蘭水紋線的可行性；同時通過計算對比得出，利用便攜設(shè)備加工壓縮機風筒法蘭水紋線所需時間較傳統(tǒng)方法縮減約70%，提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品成本。

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