汽轮发电机制造过程中超精度加工的应用

耿亮

摘 要：随着社会经济的快速发展，制造业得到了很大进步。汽轮发电机制造企业之间的竞争日趋激烈，为了能够获得更好的发展就必须提高汽轮发电机的生产质量。汽轮发电机的制造过程是十分复杂的，包含很多加工环节，其中每个环节的精度都会影响到最终产品的质量，所以汽轮发电机制造企业应该结合自身生产工艺的特点加强精度加工。文章在分析超精度加工理论的基础上，提出如何进行更好的超精度加工，保证汽轮发电机的生产质量满足使用者的实际需求。希望能够给相关人士提供一定的借鉴。

关键词：超精密加工；汽轮发电机；制造；应用

在市场经济的影响下制造业已经进入快速发展阶段，汽轮发电机制造成为了制造行业中的重要部分。为了满足使用者对产品的要求，就必须加强汽轮发电机的各项使用性能，而超精度加工的使用则能够有效地提高汽轮发电机的整体性能。在进行汽轮发电机制造过程中除了需要专业的技术人才之外，还应该采取科学的加工工艺，才能够保证汽轮发电机的质量。

通过对汽轮发电机生产工艺进行总结，我们可以发现其具有以下特点。第一，当前汽轮发电机的生产模式主要以小批量形式为主。就算在比较大型的汽轮发电机生产基地由于受到生产场地及设备的影响也很慢同时生产两台或者两台以上的汽轮发电机。第二，汽轮发电机生产所需的零件基本都是单件的，但是其中定子绕组却是批量进行生产的，而且可以实现连续不间断的进行生产。第三，在进行汽轮发电机生产的工程中是不存在试生产环节的。一旦设计出新的汽轮发电机机型就会直接生产数来发往电站进行试运行，而且新型汽轮发电机的设计和工艺生产都是在生产车间完成。生产人员需要对样机进行仔细试验，获得相应的样机成果，方便后期的大批量投产。第四，由于汽轮发电机属于重型电机制造工艺，所以其所需的零部件制造工艺需要遵循工序集中原则进行统一安排生产。在生产的过程中复杂零部件的放置、找正等辅助工时占总工时的大部分。汽轮发电机所需要的零部件制造设备除了通用机床外，还需要大量的非标准机床。为了保证零部件生产效率，往往需要对某些零件进行尽可能多的同时生产加工，并且使所生产零件的尺寸可以互换。这些生产工艺特点也说明了汽轮发电机制造过程中需要的精度要求比较高，而且不存在二次加工的机会，所以生产企业必须注重零部件的加工精度，在未来的汽轮发电机制造过程中超精度加工的应用是必然趋势，同时也是需要不断提高的方面。

转子轴是汽轮发电机生产中的重要零件，其转轴主要是对合金钢经过热处理工艺锻造而成，而且在加工的过程中需要大量的切削工艺，转轴中所有的下线槽都需要在大型的转子铣上加工完成，转轴加工中每道工序的质量直接关系到整个转轴的质量，所以必须保证转子铣的精度满足加工要求。通常来说，汽轮发电机中的转轴长度都在十米以上，所以在生产过程中装卡就存在一定的难度，合理的装卡方式能够保证转轴的稳定性，而且还能够在一定程度上保证其他零部件位置的精确性。不过要想保证装卡方式符合装配要求就需要与之配套的非标设备，而且对硬件的要求也非常高，往往难以实现。由于转轴生产中需要大量的切削工艺，所以可能在转轴端部出现摆动的现象，进而影响到周围其他零部件的稳定性，使得汽轮发电机制造精确性很难得到保证。由此可见，精度加工对于汽轮发电机制造来说是至关重要的。汽轮发电机制造企业已经认识到了这一点，不断研发新型的超精度加工技术，当前比较先进的超精度加工技术就是数控复眼加工技术，顾名思义就是从多个视角对零部件的加工尺寸进行确认，最大限度地满足了零部件的生产要求。

世界先进国家早在二十世纪九十年代就已经提出了转子轴加工过程中公差应该在零点零一三毫米的加工要求，但是由于我国当时的生产技术现状，想要达到这个标准还比较困难，所以为了能够促进我国制造业的快速发展，就需要生产企业能够通过不断研发新型的超精度生产工艺来弥补生产上的不足。

当前的转轴加工中加工方法可以分为精车和精磨，其中精车主要采用快速伺服车削，虽然这种方法能够提高车削的速度，但是经常会在加工中出现转轴端部震动的情况，这会损耗转轴的寿命，所以当前开始使用慢速伺服车削生产技术。通过大量的生产时间，我们发现在实际交工中经常出现切削瘤、刀具磨损等问题，必须引起相关加工人员的重视。为了能够提高加工质量，应该在检测方式上和精加工的某些特性相吻合，对机床部件、机床整体设备等进行定期检测。对加工后的零部件也应该按照相应的规定进行检测。特别需要注意的是在检测中应该注重在位线测量，这样才能够进一步提高动态加工的精度。

转子轴车序的加工工序往往会安排在350t以上的重型数控卧车上进行，而大型机床的装卡工作尤为重要。为此一般在加工600MW～1000MW汽轮发电机转轴时需配制与350t重型数控卧车万向节成套使用的转轴精车工具，350t重卧中心架配套使用的静压支撑瓦和普通乌金头等一批专用工具。对于支撑工具的使用我们应谨慎对待，因为支撑的静态设计往往非常关键，油膜或者汽膜的变化对于精度加工影响较大，所以目前汽（轮发电机转轴车序加工常规工艺方法为万向节-双托架支撑方式，即由万向联轴节传递力矩，在转轴汽、励端轴颈或挡油台等部位采用中心架支撑的方式，采用这种加工工艺能很好地解决由于机床自身传动机构（机械部件）间隙等因素对加工精度带来的负面影响。

百万级汽轮发电机转轴轴承跨距约为13130mm，六十万级汽轮发电机转轴轴承跨距为10061.2mm，本体部分外圆直径为1270mm，故其静挠度较600MW汽轮发电机转轴更大。由于百万级汽轮发电机的上述特点，继续保证机械加工的尺寸和形位公差变得更加困难。百万级汽轮发电机转轴励结构较为细长脆弱，在加工过程中受其自身挠度影响，尺寸和形位公差均很难保证。针对此种现象，在百万级汽轮发电机转轴车序加工中引入第三支撑的概念。三点支撑，以尽可能减小转轴挠度对机械加工所带来的不利影响。在车削加工时，将专用中心架及支撑在励端段适当位置，以满足接下来的车削任务。

虽然采取合理的加工工艺能够有效地改善加工效果，但是并不能在根本上解决产品的精度问题，其中加工工具的选择对于精度的影响是很大的。当前的制造业已经进入到纳米时代，如何提高产品的精度已经成为制造业必须考虑的问题之一。当前比较关键的加工工具是刀具、磨具以及刃磨技术。金刚石刀具是当前精密切削的主要加工工具，通过精密刃磨能够保证刃口的钝圆半径在二到四微米之间，并且提出相应的检测方法。其他的加工工具也应该以保证产品精度为前提进行选择。

总而言之，当前在汽轮发电机制造过程中使用超精度加工技术已经证明我国制造领域得到了快速发展，在不久的将来该技术必然会应用到其他领域，进一步提高我国产品的生产质量。超精度加工技术的长足发展不论是对制造业来说还是其他行业来说都是极为重要的，作为技术人员应该加强对该技术的认识程度，并积极地进行思考和创新，总结出该技术在实践中的不足之处并通过某种技术手段来弥补自身的缺点，进一步优化超精度加工技术的应用环节，提高产品的质量，使其更加适应市场经济的发展。

参考文献

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[2]胡乃琴，欧金斋，冷慧明.汽轮发电机转子车削新工艺及其应用[J].东方电气评论，2002，16（1）.