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        水輪機(jī)頂蓋底環(huán)在銑床上的鏜孔加工

        2011-06-23 03:02:18胡群嬌
        裝備制造技術(shù) 2011年12期
        關(guān)鍵詞:鏜孔銑床頂蓋

        胡群嬌

        (南寧發(fā)電設(shè)備總廠,廣西 南寧 530031)

        水輪發(fā)電機(jī)組的頂蓋、底環(huán)是水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)中的重要零件,根據(jù)水頭高低、機(jī)組大小不同,頂蓋、底環(huán)上都會分布有12~24組導(dǎo)葉孔,而且有嚴(yán)格的同軸度加工要求。一般情況下,導(dǎo)葉孔是在鏜床上利用同鏜工具,通過同鏜加工來保證同軸度要求的。而頂蓋、底環(huán)屬于大而扁的零件,其外型尺寸一般都比較大,因此,小型的鏜床設(shè)備是無法完成的,需要使用比較大的鏜床設(shè)備并配套同鏜加工裝置才能完成,設(shè)備投資大,加工的成本比較高。

        我們通過對現(xiàn)有的德產(chǎn)FSS400-Y立式銑床進(jìn)行適當(dāng)改造,并改變傳統(tǒng)的同鏜工藝,大膽采用新的鏜孔方法,就可以實(shí)現(xiàn)在銑床上進(jìn)行頂蓋、底環(huán)的鏜孔加工,減少了對委外加工的依賴。更重要的是,其他類似產(chǎn)品的鏜孔,也可以在銑床上完成了,操作簡單,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

        以下是銑床改造及鏜孔加工方法介紹。

        1 現(xiàn)有銑床設(shè)備的現(xiàn)狀及改造方法

        FSS400-Y德產(chǎn)銑床各種參數(shù),跟國產(chǎn)X53T銑床差不多,其主軸端面至工作臺距離為60~550 mm,工作臺尺寸為1800 mm×425 mm,工作臺最大負(fù)載為8000N,銑床動力充足,精度良好,主軸的軸向進(jìn)給是通過手輪人工進(jìn)刀,無自動走刀裝置,主軸端面可安裝銑刀盤,且機(jī)床上原配置有一臺可利用的變頻器。為此,我們對設(shè)備進(jìn)行如下改造:

        1.1 設(shè)計安裝主軸自動進(jìn)給裝置

        水輪機(jī)頂蓋、底環(huán)的材質(zhì),一般采用Q235-A組焊或鑄鋼整體鑄造,對高水頭或多泥沙電站,過流面一般要求鑲嵌10~16 mm的不銹鋼面板,根據(jù)零件材質(zhì)及導(dǎo)葉孔加工的精度要求,要在銑床上完成鏜孔加工,首先必須對銑床主軸的軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造。

        圖1 頂蓋底環(huán)同軸定位

        為此,我們設(shè)計制造了一套外置的主軸自動進(jìn)給裝置,即選用一臺NMRV-063鋁殼箱型蝸輪減速箱,速比i=50,用一臺YS7124-4-370 W電機(jī)作動力源,且電機(jī)與機(jī)床上原配置的變頻器組合起來,從而實(shí)現(xiàn)軸向自動進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)。減速機(jī)輸出端,用一副i=100、模數(shù)為1.5的齒輪副作為二級減速。拆下機(jī)床上原主軸軸向進(jìn)給手輪,改掛齒輪副的從動齒輪,蝸輪減速箱與電機(jī)直聯(lián)后固定于銑床動力頭的右側(cè),接上電源,就可以實(shí)現(xiàn)鏜孔的軸向自動進(jìn)給了(如圖2)。

        圖2 底環(huán)鏜孔

        1.2 設(shè)計鏜刀桿

        根據(jù)鏜孔尺寸,我們設(shè)計制造了一套差動鏜刀桿,鏜桿上端做成燕尾滑塊形式,這樣,鏜桿的可加工孔徑范圍就比較寬,鏜刀的橫向進(jìn)給采用螺旋進(jìn)給,并輔以刻度盤,這樣,進(jìn)刀就比較方便準(zhǔn)確,減少加工時的輔助時間,燕尾滑塊上端加工有一個定位止口及鍵槽,保證了鏜桿與主軸的準(zhǔn)確定位,整個鏜桿用螺栓及平鍵與銑床主軸端連接。

        1.3 設(shè)計工件輔助平臺

        頂蓋的總質(zhì)量為2800 kg,外徑為Φ 2240 mm,而銑床工作臺的最大負(fù)載才是8000 N,工作臺尺寸也僅為1800 mm×400 mm,因此無法把工件直接裝夾在工作臺上。為了解決這個問題,同時也為了鏜孔方便找正,我們在機(jī)床前方安裝兩個輔助支承平臺,要求支承平臺能承受工件的大部份重力,每個支承平臺有一套調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),由T型螺桿、T型螺母、鎖緊螺母、鋼球和頂緊螺母等組成,用于調(diào)節(jié)工件與銑床工作臺等高(如圖2)。

        這樣,工件重力就由銑床工作臺及兩個T型螺桿共3個支撐點(diǎn)來共同完成,并且兩個輔助平臺承受大部份的工件重力,當(dāng)調(diào)整工件高度或少量的左右移位時,可以利用鋼球的滾動來完成,比較方便省力,調(diào)整完成后,頂緊螺母上旋,頂緊工件,工件重力由球面支撐轉(zhuǎn)為平面支撐,同時夾緊,就可以開始鏜孔。當(dāng)鏜完一個孔轉(zhuǎn)一定角度鏜下一個孔時,找正第二孔就可以落下頂緊螺母,用兩個鋼球的滾動來左右微調(diào)工件找正。

        2 采用新工藝保證同軸度加工要求

        傳統(tǒng)的頂蓋、底環(huán)加工,為了保證導(dǎo)葉孔的同軸度,采用的加工工藝是頂蓋、底環(huán)分別劃線,然后上鏜床,按線均布鏜出頂蓋全部導(dǎo)葉孔,底環(huán)則按線鏜出對稱的兩個導(dǎo)葉孔供定位用(這兩個孔劃線、鏜孔要求準(zhǔn)確),加工兩條芯棒,在劃線平臺上把合頂蓋、底環(huán),用兩條芯棒定位,同時打表檢查頂蓋、底環(huán)的內(nèi)孔同軸度,最后螺栓收緊頂蓋、底環(huán),整體吊上鏜床,裝夾好,就可以以已鏜好的頂蓋孔為基準(zhǔn),鏜底環(huán)孔,從而保證兩者的同軸度。

        利用上述改造的銑床來鏜孔,只要整體把合后的頂蓋、底環(huán)總高度在銑床的軸向行程內(nèi),是可以采用的。但如果總高度超過了銑床的軸向進(jìn)給范圍,這種鏜孔工藝將無法實(shí)施。對于超過軸向進(jìn)給行程的頂蓋、底環(huán),我們采取如下加工工藝:

        頂蓋、底環(huán)分別劃線,鏜出頂蓋的全部導(dǎo)葉孔合尺寸,底環(huán)的孔粗鏜(留5 mm余量供精鏜),另外對稱精鏜出2個孔供定位,頂蓋上除了2個供定位用的孔外,其余孔各加工一個10 mm定位圓板(要求與孔過渡配合),每個圓板套打入頂蓋導(dǎo)葉孔,頂蓋、底環(huán)用兩條芯棒定位,用與上述相同的方法把合找正頂蓋、底環(huán),然后每個定位圓板用螺桿穿過底環(huán)導(dǎo)葉底孔對稱均勻收緊(如圖1),用表復(fù)查頂蓋、底環(huán)內(nèi)孔同軸度,最后吊開頂蓋,底環(huán)吊上銑床工作臺,以緊固在底環(huán)上定位圓板作為鏜孔基準(zhǔn),用百分表找正,然后夾緊工件,拆下定位圓板,就可以開始底環(huán)鏜孔。每鏜完一個孔,旋轉(zhuǎn)工件到下一個孔,用同樣的方法找正定位圓板,再鏜第二個孔,如此類推。

        利用這個方法,可以不必把頂蓋、底環(huán)整體把合同鏜,就可以保證頂蓋、底環(huán)的同軸度加工要求,避免了對大型鏜床設(shè)備的依賴,是一種比較簡單、靈活且實(shí)用的鏜孔加工方法。

        3 結(jié)束語

        利用這臺改造過的銑床,采用這種鏜孔工藝,我們先后完成了云南南汀河、落水洞等電站的頂蓋、底環(huán)的鏜孔加工,最后都能達(dá)到圖紙要求。同時,經(jīng)過改造后的銑床,同時具備了鏜銑的功能,特別對較大尺寸的寬扁類零件的鏜孔,都可以完成了,解決了小企業(yè)對委外鏜孔加工的依賴。同時,通過對設(shè)備進(jìn)行局部改造,能有效地提高設(shè)備的綜合利用率,從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

        [1]劉大愷.水輪機(jī)[M].北京:中國水利水電出版社,1997.

        [2]吳圣莊.金屬切削機(jī)床概論[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1984.

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