賀云龍

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱　150040)

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汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端頭槽楔配加工工藝

賀云龍

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端頭槽楔的護(hù)環(huán)止口加工，傳統(tǒng)工藝采用與轉(zhuǎn)軸護(hù)環(huán)止口同車的方式完成。針對(duì)核電半速汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端頭槽楔護(hù)環(huán)止口及轉(zhuǎn)軸護(hù)環(huán)止口，不能采用同車的加工方式完成這一問題，提出了一套端頭槽楔根據(jù)轉(zhuǎn)軸護(hù)環(huán)止口精加工結(jié)果，單獨(dú)配加工的工藝方案：將端頭槽楔預(yù)裝至轉(zhuǎn)軸槽楔槽內(nèi)，通過自制的測(cè)量裝置精確測(cè)量出止口位置突出尺寸，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果，應(yīng)用數(shù)控設(shè)備完成端頭槽楔的配加工。通過該套工藝方法的實(shí)際應(yīng)用，有效解決了核電半速汽輪發(fā)電機(jī)端頭槽楔護(hù)環(huán)止口加工問題。

AP1000核電半速汽輪發(fā)電機(jī)；端頭槽楔配加工；靜態(tài)圓度測(cè)量裝置

0　引言

汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品轉(zhuǎn)子端頭槽楔的護(hù)環(huán)止口及轉(zhuǎn)軸的護(hù)環(huán)止口與轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)止口為過盈配合，傳統(tǒng)的端頭槽楔加工工藝為：將端頭槽楔預(yù)裝至轉(zhuǎn)軸內(nèi)，并使用工裝將槽楔頂緊，使用大型臥車設(shè)備對(duì)轉(zhuǎn)軸及端頭槽楔同車完成。AP1000核電半速汽輪發(fā)電機(jī)端頭槽楔裝配至轉(zhuǎn)軸槽楔槽后，護(hù)環(huán)止口截面不是完整的圓，同車存在較為嚴(yán)重的斷屑切削，不僅影響表面粗糙度，還可能因斷屑切削的沖擊力造成刀具損傷，在加工過程中產(chǎn)生挖刀等嚴(yán)重后果。故該結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)上決定了無法使用端頭槽楔同車的傳統(tǒng)工藝，其端頭槽楔需要根據(jù)轉(zhuǎn)軸加工結(jié)果，利用銑加工的方式對(duì)端頭槽楔止口位置進(jìn)行配加工。基于AP1000核電半速汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，敘述一套有效的端頭槽楔單獨(dú)加工護(hù)環(huán)止口的工藝方法。

1　配加工要求

如圖1所示，AP1000核電半速汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品轉(zhuǎn)子端頭槽楔初加工后，槽楔頂面為平面。需根據(jù)轉(zhuǎn)軸護(hù)環(huán)止口進(jìn)行一次配加工，配加工后的端頭槽楔在裝配工況下，頂面為半徑與轉(zhuǎn)軸護(hù)環(huán)止口相同，且與轉(zhuǎn)軸高度差小于±0.05 mm的弧面。

圖1　端頭槽楔與轉(zhuǎn)軸裝配關(guān)系示意圖

2　問題解決思路

數(shù)控設(shè)備發(fā)展到今天，完全可以直接在端頭槽楔頂平面上銑加工一個(gè)半徑與轉(zhuǎn)軸護(hù)環(huán)止口相同的弧面。所需要解決的，只是在轉(zhuǎn)子下線前，模擬端頭槽楔在轉(zhuǎn)子下線后的裝配狀態(tài)，并逐個(gè)精確測(cè)量出圖1中的V尺寸；根據(jù)實(shí)測(cè)的V尺寸調(diào)整數(shù)控程序，進(jìn)行端頭槽楔的配加工。

3　具體工作方法

為實(shí)現(xiàn)配加工要求，根據(jù)工作思路，采用如下工藝方法：

3.1端頭槽楔的預(yù)裝

首先將初加工后的端頭槽楔按編號(hào)預(yù)裝在轉(zhuǎn)軸槽楔槽端部，使用頂緊工具將端頭槽楔斜面與轉(zhuǎn)軸槽楔槽斜面頂緊。如圖2所示，由于AP1000產(chǎn)品共三種槽型，槽深尺寸各不相同，故槽B、槽C兩種下線槽槽底分別配墊墊塊，再裝配頂緊工具。旋緊頂緊工具中的頂緊螺栓，即可將端頭槽楔頂緊，如圖3所示。

圖2　端頭槽楔及頂緊工具裝配示意圖

圖3　頂緊工具示意圖

由于汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本體部位加工的下線槽排列比較密集，轉(zhuǎn)軸齒部強(qiáng)度較低，如果頂緊力過大，會(huì)造成下線槽寬度輕微變形，端頭槽楔突起，實(shí)測(cè)的V值將會(huì)偏大，后序端頭槽楔裝配后將低于轉(zhuǎn)軸護(hù)環(huán)止口弧面；如果頂緊力過小，槽楔未達(dá)到裝配位置，實(shí)測(cè)的V值將會(huì)偏小，后序端頭槽楔裝配后將高于轉(zhuǎn)軸護(hù)環(huán)止口弧面。為了獲得精確的V值，需先將全部端頭槽楔穿入槽楔槽內(nèi)，并使用頂緊工具預(yù)緊，使端頭槽楔相互制約，防止下線槽變形，之后采用一組合理的、階梯增長(zhǎng)的力矩，逐次均勻把緊所有的頂緊工具。為確定這一組力矩，我們進(jìn)行了多次試驗(yàn)：在逐漸旋緊頂緊工具的同時(shí)，不斷測(cè)量下線槽槽寬及V值的變化(V值的測(cè)量方法下文詳細(xì)闡述)。因槽深不同，各下線槽槽寬在發(fā)生明顯變形時(shí)，所應(yīng)用的力矩各不相同。由于工況比較復(fù)雜，影響因素較多，未能準(zhǔn)確確定最大力矩，但可以肯定的是，應(yīng)用120 N·m以下的力矩旋緊頂緊工具時(shí)，各下線槽均未檢查出明顯變形。而V值在施加小于30N·m左右的力矩前，便已趨于穩(wěn)定，所以最終選定了20、40、75 N·m這一組力矩。

在AP1000產(chǎn)品端頭槽楔配加工的工藝文件中，對(duì)于端頭槽楔的預(yù)裝部分，進(jìn)行了如下規(guī)定：沿順時(shí)針方向以20 N·m的力矩將頂緊工具中的頂緊螺栓逐個(gè)預(yù)緊；使用膠皮錘逐個(gè)敲擊端頭槽楔頂面后，以40 N·m的力矩將螺栓二次逐個(gè)預(yù)緊；對(duì)比兩次預(yù)緊結(jié)果，頂緊螺栓二次預(yù)緊時(shí)螺紋旋入深度均勻，且螺紋旋入深度不超過一扣；如螺紋旋入深度超過一扣，需對(duì)力矩扳手、工具安裝情況及端頭槽楔預(yù)裝情況進(jìn)行一次復(fù)查，并松開全部螺栓從第一次預(yù)緊重新開始；如二次預(yù)緊效果理想，再次使用膠皮錘逐個(gè)敲擊端頭槽楔頂面后，以75 N·m的力矩逐個(gè)把緊端頭槽楔頂緊工具的頂緊螺栓。

3.2端頭槽楔的測(cè)量

端頭槽楔預(yù)裝后，需要測(cè)量端頭槽楔頂面高出護(hù)環(huán)止口外圓的最小值，即V值。常規(guī)的測(cè)量工具無法直接進(jìn)行測(cè)量。筆者曾經(jīng)考慮過制作弧形樣板進(jìn)行劃線的方式進(jìn)行配加工，但劃線精度無法滿足±0.05 mm的配加工要求。為解決這一問題，筆者設(shè)計(jì)了一件特殊的工裝，并采用一套獨(dú)特的測(cè)量方式測(cè)量V值。測(cè)量該尺寸需采用的工裝如圖4所示：設(shè)計(jì)制造一個(gè)具有兩個(gè)平行的圓柱形底腳的百分表座，兩個(gè)平行的圓柱形底腳作為表座的平行導(dǎo)軌，將千分表固定在表座上。

圖4　測(cè)量工具示意圖

將測(cè)量工具架設(shè)在轉(zhuǎn)軸大齒護(hù)環(huán)止口處。如圖5所示，表座兩導(dǎo)軌及千分表表針三點(diǎn)分別位于止口外圓上，此時(shí)將千分表對(duì)零。再將表座兩底腳分別架在轉(zhuǎn)軸下線槽小齒護(hù)環(huán)止口處，將千分表表針搭在端頭槽楔頂面。此時(shí)表針讀數(shù)并不是準(zhǔn)確的V值，而是表針當(dāng)前點(diǎn)距離加工線的距離。左右調(diào)整表座位置，在位于端頭槽楔頂面中心的位置，可以讀取千分表最小讀數(shù)，該讀數(shù)既是準(zhǔn)確的V值。

圖5　測(cè)量方法示意圖

按上述方法逐個(gè)測(cè)量每件端頭槽楔的V值并記錄，測(cè)量結(jié)束后重新將表座架在轉(zhuǎn)軸大齒護(hù)環(huán)止口位置，檢查是否歸零。

3.3端頭槽楔配加工

端頭槽楔的配加工可采用數(shù)控臥式銑床完成。根據(jù)應(yīng)用的設(shè)備及刃具直徑等參數(shù)進(jìn)行編程：以端頭槽楔頂面中心為程序零點(diǎn)， 向兩側(cè)銑加工一個(gè)與

轉(zhuǎn)軸護(hù)環(huán)止口半徑相同的弧面。加工時(shí)，在端頭槽楔頂面中點(diǎn)正確對(duì)刀后，將刃具向下調(diào)整V尺寸作為程序運(yùn)行零點(diǎn)，進(jìn)行銑加工。

3.4加工后的校驗(yàn)

前兩臺(tái)應(yīng)用本套工藝方案的AP1000產(chǎn)品，在配加工端頭槽楔后，曾重復(fù)項(xiàng)3.1及項(xiàng)3.2步驟進(jìn)行配加工結(jié)果的校驗(yàn)。配加工結(jié)果非常理想，測(cè)量及加工的累積誤差均在0.05 mm以內(nèi)。轉(zhuǎn)子繞組裝配及槽楔裝配后進(jìn)行復(fù)檢，誤差同樣控制在0.05 mm以內(nèi)。

4　結(jié)語

在哈電公司生產(chǎn)的首臺(tái)AP1000核電半速汽輪發(fā)電機(jī)時(shí)，曾嘗試采用樣板劃線的方式進(jìn)行配加工，誤差在±0.30 mm左右，后提出該套工藝方案，提高了配加工精度。首臺(tái)產(chǎn)品因該方案尚處于嘗試階段，故端頭槽楔的測(cè)量及配加工，分別進(jìn)行了多次。根據(jù)每次的測(cè)量結(jié)果，配加工時(shí)進(jìn)行留量，并再次預(yù)裝復(fù)查，校驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。由于之前未充分掌握端頭槽楔預(yù)裝時(shí)頂緊工具的旋緊力矩，前兩次配加工結(jié)果與復(fù)測(cè)曾出現(xiàn)過大于0.05 mm的偏差，隨著預(yù)裝工藝的完善，復(fù)測(cè)結(jié)果逐步轉(zhuǎn)向理想結(jié)果。如今，哈電公司生產(chǎn)的AP1000半速汽輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品，僅需一次預(yù)裝，直接加工到量，加工結(jié)果非常理想，圓滿解決了端頭槽楔單獨(dú)配加工的問題。