朱建新，鄭賀伍，李 茹，羅海貴

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

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現(xiàn)場切削在大型設(shè)備檢修中的應(yīng)用與思考

朱建新，鄭賀伍，李 茹，羅海貴

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

詳細(xì)介紹了使用便攜式機(jī)床或自制切削裝置，創(chuàng)新性地開展大型設(shè)備現(xiàn)場切削技術(shù)的應(yīng)用，并對現(xiàn)場設(shè)備切削進(jìn)行了總結(jié)和展望。

大型設(shè)備;切削裝置;現(xiàn)場切削;檢修

我公司是大型純堿生產(chǎn)企業(yè)，大量裝備了蒸汽煅燒爐、化灰機(jī)、化渣機(jī)等大型的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，用于純堿的生產(chǎn)。在長周期連續(xù)運(yùn)行中，這些設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)磨損或損壞，需要停車檢修。在多次的檢修過程中，我們通過不斷摸索，使用便攜式機(jī)床或自制切削裝置，對以上的大型設(shè)備創(chuàng)新性地開展了現(xiàn)場切削修復(fù)，收到了良好的效果，并為不停車切削技術(shù)的應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。

1 現(xiàn)場切削概述

在現(xiàn)代機(jī)械制造中，切削加工是將金屬毛坯加工成具有一定尺寸、形狀和精度的主要加工方法。而精密零件的加工，主要利用機(jī)床進(jìn)行切削加工，來達(dá)到所需的加工精度和表面粗糙度。切削加工通過切削運(yùn)動來完成，常見的切削方法有車、銑、刨、磨、鉆、鏜、插等。在一般的檢修工藝中，設(shè)備磨損或損壞后的切削加工修復(fù)，需要將修復(fù)部件拆下送機(jī)加工車間，在機(jī)床上進(jìn)行加工修復(fù)。但是，為降低設(shè)備停車帶來的經(jīng)濟(jì)損失，在設(shè)備檢修過程中，將便攜式機(jī)床或自制切削裝置安裝到檢修現(xiàn)場，對待修復(fù)部件進(jìn)行切削加工作業(yè)，通常稱之為現(xiàn)場切削。

2 現(xiàn)場切削的應(yīng)用

2.1 現(xiàn)場鉆削應(yīng)用

2.1.1 煅燒爐汽軸取斷絲

更換1#輕灰煅燒爐旋轉(zhuǎn)接頭時(shí)，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)接頭與汽軸連接用的四條螺栓疲勞斷裂，斷絲留在汽軸里無法取出，致使旋轉(zhuǎn)接頭無法及時(shí)更換，這種情形按慣例只有更換汽軸。但更換汽軸至少需五天時(shí)間，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，而且更換汽軸的費(fèi)用高昂。為此，決定采用現(xiàn)場鉆削。借用旋轉(zhuǎn)接頭鋼結(jié)構(gòu)架鋪設(shè)槽鋼制成底座，將Z32K萬向搖臂鉆床找正并以壓板固定其上，以進(jìn)汽軸螺孔端面為基準(zhǔn)，用彎尺找正調(diào)整萬向搖臂鉆搖臂與主軸，使其達(dá)到最佳位置。實(shí)測螺孔尺寸后制作了一塊臨時(shí)鉆模，借用汽軸完好螺孔將其找正固定，使其為鉆頭導(dǎo)向。采用特殊角度麻花鉆鉆削，將斷絲鉆掉，再用M30絲錐進(jìn)行攻絲，僅用3 h就將進(jìn)汽軸斷絲取出，大幅提高了設(shè)備檢修效率，并避免了更換汽軸帶來的巨大經(jīng)濟(jì)損失。

2.1.2 煅燒爐爐尾底座修復(fù)

2#輕灰煅燒爐爐尾底座內(nèi)固定調(diào)整塊用的M30內(nèi)螺紋磨損，使用Z32K萬向搖臂鉆床進(jìn)行修復(fù)，將鉆床立柱從工作臺上拆下，制作適合鉆床裝配空間的底座后現(xiàn)場安裝。利用自制加長鉆頭鉆底孔，然后攻M36內(nèi)螺紋后恢復(fù)使用。3#輕灰煅燒爐爐尾底座因軸承座改型，需要重新加工M30螺孔，因現(xiàn)場空間狹小，我們使用結(jié)構(gòu)緊湊的J1C-SZ01-49型磁座鉆進(jìn)行現(xiàn)場鉆孔，然后手動攻絲，使經(jīng)改造的馱輪組很快投入運(yùn)行，取得了很好的效果。

2.2 現(xiàn)場車削應(yīng)用

在車床上車削工件，主軸通過夾具將動力傳遞給工件使之做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，稱為主運(yùn)動，刀具相對工件做走刀運(yùn)動，稱為進(jìn)給運(yùn)動。因此，利用旋轉(zhuǎn)設(shè)備自身的轉(zhuǎn)動做主運(yùn)動，利用自制的車削裝置做進(jìn)給運(yùn)動，就可能對其回轉(zhuǎn)表面進(jìn)行車削。

2.2.1 發(fā)電機(jī)集電環(huán)修復(fù)

三友熱電公司的25MW發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)外壁由于與電刷接觸而磨損，使與電刷接觸處產(chǎn)生大量非正?；鸹?，嚴(yán)重威脅機(jī)組運(yùn)行。鋼制集電環(huán)外圓分布螺旋槽，套裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上。對其進(jìn)行修復(fù)，若在車床上加工，需連同發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一同抽出送機(jī)加工車間。而其拆裝、找正難度是很大的，必將造成長時(shí)間停車。面對作業(yè)空間狹窄、材質(zhì)鋼號不明、斷續(xù)切削等不利因素，通過自制底座，將CM6140車床小拖板斜向下方安裝，調(diào)整汽輪機(jī)到合適轉(zhuǎn)速，使用硬質(zhì)合金車刀，手動進(jìn)給進(jìn)行車削，歷時(shí)約4 h的連續(xù)作業(yè)，使集電環(huán)回轉(zhuǎn)表面的圓度、圓柱度及表面粗糙度等精度得以恢復(fù)。車削裝置如圖1所示。

圖1 集電環(huán)車削示意圖

2.2.2 煅燒爐滾圈修復(fù)

我公司現(xiàn)有11臺蒸汽加熱煅燒爐，是制堿行業(yè)中最大型的旋轉(zhuǎn)設(shè)備。煅燒爐爐體的重量通過兩個(gè)滾圈傳遞給四個(gè)馱輪，使?jié)L圈承受很大的接觸應(yīng)力，長時(shí)間運(yùn)行后出現(xiàn)較大面積的點(diǎn)蝕，且同時(shí)伴隨著較大的磨損，因此，滾圈損壞主要是外圓的精度被破壞。所以，煅燒爐在長期運(yùn)行中，滾圈的外圓面不同程度出現(xiàn)大量凹坑及平行于爐體軸線的橫向溝痕，使?fàn)t體產(chǎn)生嚴(yán)重的震動，不但使托輪組使用壽命大為縮短，而且降低生產(chǎn)負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)將造成停車。按傳統(tǒng)的檢修工藝，若恢復(fù)滾圈表面質(zhì)量，只能采取將滾圈拆下外協(xié)加工或更換新滾圈。但是，這將導(dǎo)致設(shè)備停車檢修工期漫長，給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為此，公司決定采取現(xiàn)場車削的方法修復(fù)滾圈損壞的外圓面。結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及生產(chǎn)特性，通過多次測繪，設(shè)計(jì)制作了無級調(diào)速自動進(jìn)給車削裝置。并利用該裝置對爐尾滾圈外圓嚴(yán)重磨損而影響生產(chǎn)的3#爐進(jìn)行了現(xiàn)場車削。圖2為現(xiàn)場車削示意圖。

圖2 滾圈現(xiàn)場車削示意圖

該滾圈車削裝置由我公司自行設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試，它由C630A小拖板、自制拖板、靠模、進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)、床架組成。此裝置結(jié)構(gòu)簡單，布局合理，操控容易，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，在國內(nèi)制堿行業(yè)尚屬首創(chuàng)，并第一次應(yīng)用在大型設(shè)備現(xiàn)場切削中。在成功地對3#爐滾圈進(jìn)行現(xiàn)場車削后，認(rèn)為方案可行，效果顯著。此后，對多臺輕灰和重灰爐滾圈進(jìn)行了現(xiàn)場車削，收到了滿意的效果。

我公司除了煅燒爐，其他如化渣機(jī)、化灰機(jī)、干燥機(jī)、水合機(jī)都安裝滾圈馱輪傳動裝置，我們通過制作不同床架以適應(yīng)不同規(guī)格馱輪，使用同一進(jìn)給、傳動、靠模裝置先后對水合機(jī)、化渣機(jī)滾圈進(jìn)行了現(xiàn)場車削，均取得了較好的效果。

3 效果評價(jià)

通過對現(xiàn)場切削在大型設(shè)備檢修中的應(yīng)用實(shí)例，總結(jié)出采用現(xiàn)場切削方法具有下列優(yōu)點(diǎn)：

3.1 保證加工精度

被修復(fù)的回轉(zhuǎn)表面以設(shè)備自身的旋轉(zhuǎn)軸線為中心轉(zhuǎn)動，相當(dāng)于在車床上對主軸的自加工，因此，沒有裝夾和找正誤差，使被加工面與設(shè)備的旋轉(zhuǎn)中心同軸度與車削運(yùn)動無關(guān)，避免了安裝時(shí)找正不理想帶來的同軸度超差的問題。

3.2 減少停車時(shí)間

采用現(xiàn)場切削，被加工件不需拆卸，省去了拆卸、安裝等過程，減少了停車時(shí)間，并且有的現(xiàn)場車削是在生產(chǎn)狀態(tài)下進(jìn)行。如車削煅燒爐滾圈外圓時(shí)，只是在車削裝置安裝、拆除時(shí)停車，而在車削時(shí)，為了得到合適的切削速度，最多只需調(diào)整煅燒爐收量運(yùn)行，而對爐體運(yùn)行沒有其他影響，這樣有充分的車削時(shí)間，使車削質(zhì)量易達(dá)到使用者要求。我們曾經(jīng)對一臺爐滾圈進(jìn)行了長達(dá)一個(gè)月的車削。這一點(diǎn)是停車采取焊接或其他修復(fù)方法無法相比的。

3.3 節(jié)省檢修費(fèi)用

現(xiàn)場切削大都采取螞蟻啃骨頭方法，小機(jī)床切削大設(shè)備。采取現(xiàn)場切削法修復(fù)φ4176 煅燒爐滾圈外圓、25MW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等大型工件，可為公司節(jié)約大量的外委加工費(fèi)用。

3.4 效益巨大

采取現(xiàn)場切削方法，經(jīng)濟(jì)效益是非常明顯的。以煅燒爐滾圈現(xiàn)場車削為例，對輕灰爐滾圈車削所帶來的效益是以百萬元計(jì)的。尤其是在煅燒爐因爐體震動加劇被迫收量運(yùn)行時(shí)，當(dāng)采取其他辦法無法降低爐體震動時(shí)，現(xiàn)場車削作為不停車檢修工藝，其產(chǎn)生的社會效益也是積極和深遠(yuǎn)的。

4 總結(jié)與思考

通過對煅燒爐、發(fā)電機(jī)組等成功應(yīng)用現(xiàn)場切削作業(yè)，積累了豐富的加工經(jīng)驗(yàn)，為其他大型設(shè)備的檢修提供了借鑒。但是，目前現(xiàn)場切削加工工藝只限于車削和鉆削，鏜削、銑削、磨削等現(xiàn)場切削加工工藝還未有具體實(shí)施案例；限于加工設(shè)備和待加工設(shè)備的精度較低原因，經(jīng)現(xiàn)場切削加工的設(shè)備加工質(zhì)量不高；靠模法現(xiàn)場車削滾圈盡管應(yīng)用已經(jīng)很普遍，但靠模的作用機(jī)理還沒有可借鑒的研究成果，仍處在摸索階段，很有必要在車床上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，取得影響加工精度的具體數(shù)據(jù)；應(yīng)用靠模法車削滾圈，出現(xiàn)車削質(zhì)量問題時(shí)，尤其是車出對爐體運(yùn)行危害極大的多邊形時(shí)，還不能準(zhǔn)確判斷原因并立即采取對應(yīng)措施；應(yīng)用靠模法能否車削馱輪值得進(jìn)行可行性研究和實(shí)施。

5 應(yīng)用前景展望

隨著切削加工工藝與設(shè)備技術(shù)的不斷進(jìn)步，總結(jié)現(xiàn)有現(xiàn)場切削經(jīng)驗(yàn)，研制和購置經(jīng)濟(jì)適用的新裝備，學(xué)習(xí)和探索現(xiàn)場切削的新工藝、新方法，不斷拓寬現(xiàn)場切削的應(yīng)用范圍，提高加工精度，將是我們今后工作的重點(diǎn)。特別是結(jié)合激光熔敷、冷焊、金屬噴涂、刷鍍等修復(fù)工藝，并積極利用CAM/CAD等智能制造技術(shù)，必將拓寬現(xiàn)場切削范圍，提高修復(fù)效果。目前我公司擁有多種煅燒爐、濾堿機(jī)、壓縮機(jī)等大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備和靜止設(shè)備，隨著我們對大型設(shè)備利用現(xiàn)場切削進(jìn)行修復(fù)的工藝和方法的不斷完善和推廣，必然對公司生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行做出更大的貢獻(xiàn)。

[1] 潘鴻恩，孫錫吾. 純堿生產(chǎn)設(shè)備檢修與防腐[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991

TQ114.15

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1005-8370(2016)05-20-03

2016-07-08

朱建新(1969—),高級工程師，唐山三友化工股份有限公司制修車間四級專家。