1000MW 超超临界汽轮机阀杆套筒深孔加工
2019-10-29 来源： 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 作者：陈钊
摘要：超（超）临界发电技术的发展至今已有半个多世纪的历史。从 20 世纪 50 年代起，以英国、德国和日本为代表，就开始了对超（超）临界发电技术的开发和研究，而且起步就是超越临界参数。在以阀杆套筒的深孔加工为研究对象的过程中，对于研究深孔加工的特点，在内孔如果不采用传统磨削加工的条件下，一定会带来加工工艺的复杂性和高难度。在这种情况下，如果想设计一种新型的直径比较大的蹚杆，那么在高密度的要求之下，就一定要采用更多的应用工艺方案来解决这个问题，也就是说，为了解决套筒高精度深孔切削加工的难度问题，那么在实施的过程中，就需要能够满足阀杆套筒加工技术的各种细节要求，并且可以举一反三、触类旁通地推广到其他类似的零件深孔加工生产技术之中。
关键词：1000MW； 超超临界；汽轮机；阀杆套筒；深孔加工
阀杆套筒的技术，是汽轮机中联合压力气阀的核心部件，在 1000MW 超超临界机组的阀杆套筒，可以采用平面示意图的角度规定其比例，套筒的长度一般为 1000～ 1500mm，宽度一般为 200 ～ 500mm 之间，整个套筒的形状类似鱼雷，后面带有尾翼。在配备内孔为阶梯孔的设计过程里，一般长的口径比会大于 8。套筒的常规加工方法，在以往的加工类产品经验的范畴里，仅仅依靠内孔在半精车车工之后的打磨工艺。
1、阀杆套筒核心性的关键技术
1.1 阀杆套筒的定义
防水阀杆套筒包括筒体，在筒体的顶端设置有柱状突起，在柱状突起的轴心开设有柱形孔，在柱形孔处设置有将其封堵的堵头，堵头由置入柱形孔的柱体及设置在柱体一端的帽体组成，在柱体上设置有外螺纹，在柱形孔的孔壁上设置有与柱体外螺纹相适配的内螺纹槽，在堵头的轴心开设有贯通的阀杆孔；在筒体的底端设置有与齿轮箱连接的外螺纹，在外螺纹的上方位置处设置有凸缘，在凸缘的下部开设有环形槽，在环形槽中固定“O”型密封圈。本实用新型密封性能好，可有效防止雨水进入齿轮箱内，避免齿轮箱内存有积水，减缓齿轮箱内部部件锈蚀，从而延长了阀门的下一次保养时间，大大节省了保养费用，经济效益显著。
1.2 阀杆套筒的深孔加工问题
目前，在我国现有的生产制造条件下，由于条件的局限，对于内孔磨削方案实施的技术中的精加工打磨，对于加工工艺的复杂性和高难度，会在设计新的加工工艺方案和车工磨合时，需要采用现有的技术基础，想办法研究新的加工工艺。深孔加工是在封闭和半封闭状态下进行，无论在哪种情况下，在进行深孔加工的过程中，对于刀具的要求比较高，刀具往往细长、具有很大的刚性、强度较低，在加工的过程中，如果轻微的震动或者走偏的现象，就可能是孔的精细度和方向位置都产生比较大的变化。尤其是在系统加工的过程中，要注意这种加工可能会使得孔的粗糙度不能满足实际要求。在深孔加工时，由于刀具本身因为摩擦会产生温度的上升，那么刀孔的散热条件和刀具的耐用程度磨损，可能会划伤已有的加工面，很重的时候甚至会因为刀具而造成空隙的打磨失误。
1.3 阀杆套筒的工艺措施及新方案
针对公司和生产过程中各样的深孔加工技术存在的问题，为了结合工程及工程现有设备的具体情况，需要制定合理的工艺方案，内孔加工和粗加工技术的设计方案中，要考虑到不同的孔径尺寸的要求。而且需要注意的是，在半精加工和精加工三个阶段孔隙的粗糙度要求是比较精细的，尤其是在使用过程中，人们可能对于零件的装夹方法采纳“一夹（四爪卡盘）一托（滚动中心架）方案。对于减少工件振动的指数控制，再配合工件系统的刚性要求，就可以对于加工设备采纳较新的数控技术。在深孔加工过程中，机床的径向、轴向和跳动小幅度，会对于导轨的直线度和抗振性提出要求，在冷却液的压力较大的过程中，为了保证机器的运作动力相对供应充足，因此，要考虑到刀具的散热铁屑的排出以及冷却更加方便的具体情况。对于内孔精加工方案，采用的是以车工来代替打磨的工艺，深加工的机床要求带有非常强的减震功能，并且对于刀具系统的刚性有很好的保障作用。
2、超超临界的汽轮机阀杆套筒深孔加工的过程
2.1 粗加工工艺要点
考虑到具体的加工效率要求和内孔深度的情况,因此，对于初加工的尺寸要考虑到基数 160，镗床可能是机床主轴最大伸长量的决定因素，很多机床，大 概 生 产 量 能 够 达 到 1200mm， 因 此， 在 刀 具 的 长度要求方面，如果想要满足初加工的需要，就必须要对于工件的大头端头采用面对主轴的方式，为了采纳 V 型垫铁垫平的技术，用采用机床压紧和外圆拉直方式，是可以重点使用的方法。另外，对于小头小端的外圆拉直，对于施工时候的单边留量需要镗准内孔，保证直线度的 0.1mm 之内，就可以保证粗加工的精度了。
2.2 半精细加工和精加工的使用技术
要注意的一点是，汽轮机阀的刀杆选用原则，为了能够对于切屑顺利排除，就要首先计算好刀杆的强度和刚度系数，这样做是为了能够避免在加工时由于刀具的不正常振动，使得加工精度受到很大的影响，如果刀的直径过大，刀孔和孔器之间的距离不合理，造成排除屑的不畅通排出，这样就可以造成堵塞。因此，为了能够排除这种故障，就需要加入冷却润滑液，润滑液不能与直径太大的刀杆合作，为了能够将道具的磨损影响减少到最小，不影响刀具加工的精度，所以需要采用防振镗杆，对于直径和长度要求更加合理的镗杆，只要配合镗杆内部的可调节减振体，就可以带动内龙孔的刚性夹紧工艺。
2.3 刀座的配合工序
镗杆的夹紧方式，是加工时候专用的道具和过渡工序。合理的刀做是为了防止刀具崩刃和折断的保护设计，对于声音和切屑的不顺利排出，可视外观现象和触摸振动的外况，根据一定的触摸振动来完善刀具底座。根据镗杆的夹紧方式，对于设计专用的道具和过渡，在加工时候的专业化刀道具，其刚性是过渡套筒的只要基础，刀座适用机型不同，尺寸标准不同； 材质可选用高速钢、铜材等。
2.4 工艺试验的刀头选用
工艺实验室的检验方法可以更好保证老鹰头切头的精确度，为了使得镗杆的前端更加轻灵，当蒸汽压力提高到 25MPa 时，要严格的控制机组的物料平衡关系，要求协调控制及时准确。在控制镗杆前段更加轻便，因此，为了抑制住不正当的振动，就应该将刀头的切削头的周围空间更加有活动空隙，对于排出磨损的碎屑，才能够将刀头的使用过程安排得更加合理。考虑到切削头的接口的锋利需求，尤其是在锯齿面的夹紧螺栓安排之上，一般三个螺栓需要有更加坚实的结构形式。这些结构是为了更好地提升阀杆套筒刀口的刚性，刚性是为了能够将加工中的振动过程被控制住的保障，也就是说，对于防止套筒深孔加工的质量应该从刀口开始就被紧密控制。对于零件材料和汽轮机高温部件的耐热选择，需要考虑到抗氧化的性能。
3、控制好阀杆套筒深孔加工过程的要点
在阀杆套筒刀头工艺试验的半精密车工选择时，对于刀片的加工效果，要采纳保证稳定的切削排出碎屑的过程更加精确，而为了确保刀具寿命，以及满足孔内径的刀片取得更好的加工效果，就要保证阀杆套筒夹工件的大端，势必按照工件小端的外圆中间位置对比。对于 0.05mm 内部复验工件大端外圆，应该粗加工车距工件的小端端面，将左右位置的宽度和表面粗糙程度的支架中心，配置在出车小端端面的内孔上。为了将上闷头的位置顶紧，外圆和斜面的加工件须更加精密的车工安排，需要将各外圆和大端的斜面都按照单面的流动余量车工车出即可。发给套筒的掉头和夹小端，在靠近阀杆套筒大端约为 50°的时候，斜面和见光圆柱的带处支架和中心架，应该出于正外圆的小范围尺寸内部。在将专用刀座吊上车床的时候，一定要控制住夹角的正确和精度，就是在装入过渡套管和防振镗杆的时候，对于开口处的刀座中分面，检查镗杆的安全夹紧，都在刀座的悬伸量的范围，能够将刀尖的高度接近机床主轴中心，这个时候可以安排在中拖板后面放上具有标准重量的平衡物，保证车的平稳和内孔孔径，为了保证粗糙度和形位公差符合要求数据，就要求对于镗杆系统的确定和加工过程时，注意观察切屑的形状和性状。
4、结语
新时代要求，在大口径的阀杆套筒高精度深孔加工工艺方案的制作过程中，对于解决阀杆套筒的加工难题，应该从分解的结构方面下功夫。为了加强和推广应用到其它类似零件的深孔加工，在总结了车床方面的额镗杆、深孔的切削参数和数控程度的运作规律，在奠定技术基础和解决大直径深孔加工的刀具、散热，以及排出灰屑和深孔加工的尺寸度，对于表面粗糙度的程度控制，需要加强对于精度的精确控制，并且要推广类似零件的深孔加工工作的技术。
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