應(yīng)恒晶

(福建南電電機(jī)有限公司, 南平　353001)

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鏡板機(jī)械加工

應(yīng)恒晶

(福建南電電機(jī)有限公司, 南平353001)

摘要：分析了鏡板的作用、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，制定出鏡板的機(jī)械加工工藝過程。提出精車前必須檢查、調(diào)整立車的游隙，撿查、調(diào)整橫梁水平度，先轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)到軸瓦油膜穩(wěn)定后才能進(jìn)行精車；夾具定位面必須在立車上加工后再安裝鏡板；如果鏡面平面度超差，可用砂帶磨頭進(jìn)行修正；正確設(shè)計(jì)研磨盤，選擇磨料、研磨壓力和速度等工藝措施。提供了各種加工的切削用量以及平面度檢測(cè)方法，使加工鏡面的平面度、兩面平行度以及粗糙度都得到可靠保證。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)；鏡板；研磨；拋光

0引言

鏡板是水輪發(fā)電機(jī)組推力軸承的關(guān)鍵部件之一，它和推力軸承瓦構(gòu)成摩擦副，當(dāng)軸承運(yùn)行時(shí)，它承受機(jī)組的全部軸向負(fù)荷。油膜厚度只有0.03～0.07 mm，因此對(duì)鏡板的材質(zhì)、加工精度和表面粗糙度都有較高要求。如果鏡面有傷痕、硬點(diǎn)等缺陷，則可能破壞油膜，甚至造成燒瓦事故；鏡面的平面度和粗糙度不足，軸承的承載能力下降，摩擦損耗增加；鏡板上、下兩平面的平行度，對(duì)安裝時(shí)機(jī)組擺度的調(diào)整和運(yùn)行穩(wěn)定性有直接影響。因此，鏡板的加工是水輪發(fā)電機(jī)制造廠的一項(xiàng)核心技術(shù)。

1鏡板的技術(shù)要求

圖1　鏡板

如圖1，鏡板的上平面是通過螺栓孔和銷孔與推力頭把合的結(jié)合面，下平面是鏡面(摩擦面)，外側(cè)圓柱面上有一對(duì)裝吊柄用的螺孔。鏡板多采用45號(hào)鍛鋼，對(duì)材質(zhì)要求如下：

1) 機(jī)械性能和化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T 699—1999標(biāo)準(zhǔn)。

2) 兩平面的硬度值應(yīng)為180～229 HB，鏡面硬度差值不超過30 HB。

對(duì)鏡板的機(jī)械加工要求有：

1) 鏡面平面度0.01(凹)；兩面平行度0.04 mm。

2) 鏡面粗糙度Ra0.2；與推力頭結(jié)合面粗糙度Ra0.4。

2鏡板機(jī)械加工工藝分析

由上可知，鏡板是由上、下兩平面，內(nèi)、外圓柱面和內(nèi)螺紋表面組成的結(jié)構(gòu)形狀較簡(jiǎn)單的盤類零件。但對(duì)其上、下兩平面的技術(shù)要求較高，特別是對(duì)鏡面的硬度差值、平面度和粗糙度要求更高。鏡板的上、下兩平面是主要表面，鏡面的機(jī)械加工是鏡板加工中的主要矛盾。在擬定鏡板機(jī)械加工工藝時(shí)，要緊緊抓住主要矛盾，綜合考慮以下幾點(diǎn)：

1) 由于鏡板是大型零件(直徑在1 800 mm以上)且對(duì)上、下兩平面的精度、粗糙度等要求都很高，一般的平面磨床無法加工這樣的大型零件。在選擇主要表面加工方法時(shí)，綜合分析了同行業(yè)的加工經(jīng)驗(yàn)，比較了各種超精加工方法所能達(dá)到的效果后，選擇將鏡板放在立式車床上加工，鏡面的加工方法為：粗車→半精車、精車→砂帶磨削→研磨、拋光；上平面的加工方法為：粗車→半精車、精車→砂帶磨削；

2) 鏡面的精加工放在最后進(jìn)行，這樣既不會(huì)受到其它表面加工或應(yīng)力分布的影響，又能使鏡面精加工后及時(shí)得到油封處理，防止鏡面銹蝕。

3) 鏡板毛坯鍛件加工余量大，切除大量金屬后會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力重新分布而變形，在按排工序時(shí)，應(yīng)將粗車、精車分開進(jìn)行。

4) 技術(shù)要求鏡板兩平面的硬度為180～229 HB，鏡面硬度差不超過30 HB。在兩平面粗加工之后，用硬度計(jì)分別檢查兩平面硬度，選擇沒有缺陷，硬度差值較小的平面作為鏡面。

5) 上平面的內(nèi)螺紋加工一般按排在鏡板上平面粗車后，精車前進(jìn)行。但它的加工也不宜放在上平面精車之后進(jìn)行，以免破壞上平面已有的加工精度。銷孔、裝吊柄用的螺孔可適當(dāng)穿插加工。

鏡板的機(jī)械加工工藝過程如下：

粗車→超聲波探傷→檢查兩平面硬度，選鏡面→劃線→鉆攻上平面的螺孔→鉆攻裝吊柄用的螺孔→半精車、精車、砂帶磨削上平面→與推力頭把合→與推力同鉆鉸銷孔→與推力頭分離、去毛刺→半精車、精車、砂帶磨削、研磨、拋光鏡面→ 檢查→油封處理。

3鏡面的精車

為保證鏡面的加工精度，作為后續(xù)超精加工的基礎(chǔ)，精車后的鏡面平面度和兩平面平行度就應(yīng)該達(dá)到技術(shù)要求，并要求精車粗糙度達(dá)Ra1.6。隨著我國(guó)刀具材料和刀具技術(shù)的發(fā)展以及國(guó)外先進(jìn)刀具的引進(jìn)，精車鏡面所需刀具的材料、結(jié)構(gòu)參數(shù)和耐用度已不成問題了，但是，為達(dá)到精車鏡面的平面度和粗造度要求，對(duì)立式車床精度要求很高：工作臺(tái)端面跳動(dòng)應(yīng)≤0.02 mm，橫梁水平度和直線度分別≤0.02 mm/m。精車前必須檢查、調(diào)整立車的游隙，可通過試車來調(diào)整橫梁水平度；必須先轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)到軸瓦油膜穩(wěn)定后才能進(jìn)行精車。

精車鏡面及后續(xù)加工都是以鏡板與推力頭的結(jié)合面為定位基準(zhǔn)面。為減少安裝誤差，達(dá)到鏡板兩平面平行度要求，夾具安裝在立車之后，其定位面要進(jìn)行一次精車和砂帶磨削，其精度和粗糙度應(yīng)不低于鏡板的定位基準(zhǔn)面。然后鏡面朝上將鏡板裝入夾具，均勻擰緊螺栓，檢查定位面間應(yīng)無間隙。

由于精車用的立式車床精度要求較高，不宜用作粗車。因此，粗車后鏡板兩平面各留2 mm余量，在精車工序中，先半精車一刀，留0.3～0.5 mm余量，選擇合適的刀具，一次走刀完成精車。采用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具精車鏡板兩平面一般線速度選100～120 m/min，走刀量在0.2 mm左右；也有采用8 mm寬刃刀，吃刀深度0.3 mm，走刀量2～3 mm/r精車鏡板兩平面。

4鏡面的砂帶磨削

砂帶磨削是應(yīng)用粘滿尖銳磨粒的砂帶，進(jìn)行多刀多刃切削加工的新型高效磨削工藝。由于砂帶磨削摩擦生熱少，磨粒散熱時(shí)間間隔長(zhǎng)，可有效地減少工件變形，燒傷。且因砂帶磨削與工件是柔性接觸，具有較好的跑合和拋光作用。與車削配合，砂帶磨削加工精度一般可達(dá)到IT7-IT6，表面粗糙度可達(dá)Ra0.8 um以下。

圖2　砂帶磨削鏡面

砂帶磨削鏡板如圖2，利用自制砂帶磨頭，安裝在立式車床刀夾上，分精磨和終磨進(jìn)行，砂帶磨料選用WA。

精磨時(shí)，砂帶粒度P400，工件速度υw=20 m/min，磨削深度ap=0.01～0.03 mm，進(jìn)給量fa=2.00mm/s，磨削后粗糙度Ra0.8。

然后檢查鏡面的平面度，如果超差，再用砂帶磨頭按上述切削用量進(jìn)行修正，直至符合設(shè)計(jì)圖要求為止。

終磨時(shí)，用精磨使用的砂帶，空刀來回走1～2次，fa=1.00 mm/s，磨削后粗糙度可達(dá)Ra0.8以下。

5鏡面的研磨和拋光

鏡面分粗研磨—精研磨—拋光三個(gè)工步進(jìn)行。粗研磨目的是降低粗糙度至≤Ra0.4，同時(shí)還可以減小平面度偏差；精研磨的目的是進(jìn)一步降低鏡面粗糙度達(dá)≤Ra0.2；拋光目的是獲得光亮光滑鏡面。

圖3　研磨鏡面

圖4　研磨盤工作面

如圖3，先用酒精將精車后的鏡面洗凈擦干，將研磨劑較均勻涂在鏡面上。然后把直徑大于鏡板環(huán)寬度的研磨盤置于鏡面上，其工作面靠自重緊貼鏡面。再把與研磨盤用球面軸承聯(lián)接的軸固定在立車刀夾上不動(dòng)。當(dāng)立車帶動(dòng)鏡板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于鏡面內(nèi)外圓線速度差使研磨盤繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其工作面在鏡面上就形成研磨作用。

拋光鏡面與研磨鏡面類似，但拋光盤工作面里層包裹細(xì)呢子，外層包裹金絲絨布，浸透混合油后在其外層均勻噴上拋光劑。由金絲絨布附著拋光劑對(duì)鏡面進(jìn)行拋光。

研磨盤的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和制造精度是保證鏡面精度的重要因素，它一方面把本身工作面的幾何形狀復(fù)映給鏡面，另一方面又是研磨劑的載體。粗研磨盤用灰鑄鐵制作，要求材料組織結(jié)構(gòu)細(xì)致均勻，有較高的穩(wěn)定性和耐磨性，較好的嵌存磨料的性能，硬度稍軟于鏡面；精研磨盤主體用普通鋼板制作，工作面澆注25～30 mm厚錫基軸承合金。要求軸承合金材料純凈度高，成分均勻、致密、無雜質(zhì)。兩種研磨盤都要求工作面平面度≤0.005 mm，表面粗糙度≤Ra0.2。同時(shí)在工作面上開有如圖4的溝槽，以利于將多余的研磨劑刮去，保證研磨盤與鏡面接觸良好，使鏡面能獲得較高平面精度。

拋光盤用普通鋼板制作，工作面不開有溝槽。

磨料在研磨中起切削作用，研磨加工的效率、精度和表面粗糙度都與磨料有密切的關(guān)系。根據(jù)鏡板的材料、硬度，選擇白剛玉WA研磨微粉作磨料。微粉粒度為：粗研磨:w28，精研磨:w10。

研磨劑調(diào)配方法是將煤油、20號(hào)機(jī)油按1∶1的比例混合過濾后，再按1∶1的比例將混合油和研磨微粉合成稠狀，調(diào)勻。

船舶污染物接收處置能力的軟件能力，主要表現(xiàn)為運(yùn)用已有資源的方式、方法和程序等。按照方式、方法和程序的客觀表現(xiàn)形式，船舶污染物接收處置能力的軟件能力可以分為對(duì)體制、機(jī)制和法制的制定并執(zhí)行的能力。船舶污染物接收處置能力組成如圖1所示。

拋光劑選用7 μm的金剛石噴霧研磨劑。

正確選擇研磨壓力和速度可明顯提高研磨效果。粗研磨：壓力，0.15～0.20 MPa；鏡板線速度，40 m/min；精研磨：壓力，0.10～0.16 MPa；板線速度，20 m/min；拋光：壓力，0.04 MPa；鏡板線速度，60 m/min。研磨和拋光的壓力都來自研磨盤或拋光盤的自重。

研磨時(shí)，每隔10～15 min在鏡面上加一次新的研磨劑，每研磨40～60 min需停車檢查鏡面粗糙度，粗研磨要求粗糙度達(dá)Ra0.4為止；精研磨要求粗糙度值≤Ra0.2。

拋光時(shí)，每隔5～10 min在鏡面上加一次新的混合油，然后在混合油上較均勻噴一層金剛石噴霧研磨劑。一般拋光30～50 min即可。

6鏡面平面度檢查

鏡面經(jīng)砂帶磨削后可在立式車床上用WL11型數(shù)字水平儀(Ⅱ檔分辨力0.001 mm/m)檢測(cè)平面度。測(cè)量時(shí)，把帶橋板的水平儀置于鏡面上，按照一定的布線逐漸測(cè)量。通過對(duì)一些有代表性截面直線度誤差的測(cè)量，根據(jù)這些截面的相互關(guān)系，按評(píng)定原則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求得鏡面的平面度誤差。

不具備測(cè)量?jī)x器的廠家可用檢定合格的0級(jí)平尺借助塞尺的方法進(jìn)行檢查、判定。由于精車后鏡面的平面度與車床工作臺(tái)跳動(dòng)和橫梁的直線度有關(guān)系，因此，用平尺檢查時(shí)必須兼顧圓周方向和直徑方向。

7結(jié)語

1) 鏡板的兩平面是主要表面，鏡面的機(jī)械加工是鏡板加工中的主要矛盾。在擬定機(jī)械加工工藝時(shí)，要緊緊抓住主要矛盾，其它問題就迎刃而解了。

2) 精車是鏡面后續(xù)超精加工的基礎(chǔ)，要求精車后的鏡面的平面度0.01(凹)，兩平面平行度0.04 mm，粗糙度達(dá)Ra1.6；砂帶磨削目的在于降低鏡面粗糙度達(dá)≤Ra0.8；最后，通過對(duì)鏡面進(jìn)行粗研磨—精研磨—拋光，穩(wěn)定、可靠地獲得符合技術(shù)要求、合格的鏡面。

應(yīng)恒晶，男，1980年生，1999年畢業(yè)于福建高級(jí)工業(yè)專門學(xué)校機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè), 工程師, 從事工藝、工裝設(shè)計(jì)工作。

·信息點(diǎn)滴·

印度可再生能源市場(chǎng)吸引力名列全球第五

印度政府在可再生能源方面制定的積極政策和其規(guī)劃的雄心勃勃的發(fā)展目標(biāo)使其成為全球最具吸引力的可再生能源市場(chǎng)之一，其吸引力排名將至少在兩年內(nèi)維持在全球前5名。

近日，安永會(huì)計(jì)師事務(wù)所(Ernst&Young)發(fā)布的最新版《可再生能源市場(chǎng)吸引力指數(shù)》報(bào)告使大家將目光聚焦在了印度，因?yàn)橛《日坏蟠笤黾恿似淇稍偕茉囱b機(jī)規(guī)劃容量，同時(shí)發(fā)布了明確的政策進(jìn)行支持。該報(bào)告顯示，目前印度可再生能源市場(chǎng)吸引力排名全球第五?？焖贋g覽一下季度可再生能源市場(chǎng)吸引力指數(shù)報(bào)告我們可以發(fā)現(xiàn)，全球第五是印度自2013年5月份以來的最好排名。這次排名可以看作是印度在太陽能領(lǐng)域的最好表現(xiàn)。印度政府已經(jīng)宣布將把原訂2022年太陽能發(fā)電裝機(jī)總量達(dá)到22 GW的目標(biāo)增加至100 GW，同時(shí)這個(gè)目標(biāo)已經(jīng)被納入印度政府首次全年財(cái)務(wù)預(yù)算。

印度財(cái)政部長(zhǎng)在最近的年度預(yù)算目標(biāo)提議中概述了印度中期可再生能源發(fā)展規(guī)劃所增加的裝機(jī)量。目前印度制定的最新可再生能源發(fā)電裝機(jī)目標(biāo)是到2022年達(dá)到175 GW，其中100 GW為太陽能，60 GW為風(fēng)電，10 GW為小型水電，剩余5 GW為生物質(zhì)能。印度政府目前已經(jīng)在計(jì)劃針對(duì)100 MW太陽能發(fā)電容量競(jìng)拍一系列相關(guān)項(xiàng)目。同時(shí)印度也制定了專門的計(jì)劃來推動(dòng)國(guó)內(nèi)太陽能發(fā)電裝備的制造，此舉受到了全球太陽能企業(yè)的歡迎，比如SunEdison公司宣布投資40億美元建設(shè)一個(gè)太陽能發(fā)電模塊制造廠。

此外，印度一些州政府也制定了雄心勃勃的可再生能源目標(biāo)，同時(shí)也在計(jì)劃競(jìng)拍一些與太陽能發(fā)電有關(guān)的項(xiàng)目。報(bào)告指出，印度自2009年到2011年間在可再生能源領(lǐng)域的外資引進(jìn)額顯著增加。這些外資投資項(xiàng)目得以建設(shè)的主要原因是受到印度政府之前在古吉拉特邦宣布的太陽能支持政策的影響。另外，印度風(fēng)電行業(yè)當(dāng)時(shí)也因?yàn)榇罅客赓Y涌入而實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展，在那段時(shí)期裝機(jī)量有很大的提高。政府和政策的變化吸引了全球眾多領(lǐng)先的可再生能源公司涌向印度，包括SkyPower、FirstSolar、SunEdison和Gamesa在內(nèi)的多家企業(yè)都宣布了在印度開發(fā)可再生能源項(xiàng)目的計(jì)劃。

20150302

作者簡(jiǎn)介：