楊德存 文小山 鄧亞弟 向志楊

摘要：汽輪機閥門是汽輪機運行安全的保障，汽輪機閥芯零件是汽輪機閥門完成動作的執(zhí)行零件，處在高溫、高壓、摩擦、高外力的作用下，為使閥門運行安全、長久，閥芯零件的加工精度要求很高。零件加工精度的影響因素很多，本文以長期應(yīng)用中經(jīng)驗為基礎(chǔ)，從加工工藝的角度，對汽輪機閥芯零件加工精度的影響因素做簡要分析，并提出相應(yīng)的控制措施，旨在對提升零件加工的整體水平有所幫助。

關(guān)鍵詞：加工工藝;閥芯零件;加工精度

汽輪機閥芯零件是汽輪機中的精密核心零件，零件結(jié)構(gòu)以細長桿及薄壁套類零件為主，細長桿類零件長徑比最大超過15、薄壁套類零件徑厚比最大超過18，而且閥芯零件相互配合實現(xiàn)閥門開關(guān)等精密動作，要求閥芯零件有很高的尺寸精度、形狀精度和位置精度，部分零件需經(jīng)過了耐高溫耐摩擦的表面處理，閥芯零件制造工藝復(fù)雜，具有很大的制造難度。

加工工藝作為機械零部件從原材料成為成品的技術(shù)指導(dǎo)文件，對于機械零部件加工精度有決定性影響。汽輪機閥芯零件作為有特殊要求高精度的機械零部件，加工工藝對于精度的影響更大?？傮w來說，加工工藝對汽輪機閥芯零件加工精度的影響主要有以下影響。

1、加工工藝對汽輪機閥芯零件加工精度的影響點

1.1毛坯的影響

毛坯對加工精度的影響主要是兩方面，一是毛坯結(jié)構(gòu)的合理性，毛坯結(jié)構(gòu)與零件最終結(jié)構(gòu)的匹配性。汽輪機閥芯零件作為對強度、耐熱性、耐磨性有特殊要求的零件，毛坯都是鍛件，毛坯圖設(shè)計時要保證鍛件毛坯的組織流線與零件最終結(jié)構(gòu)一致，加工工藝上的毛坯圖以零件最終結(jié)構(gòu)不破壞毛坯組織流線為原則設(shè)計，破壞毛坯組織流線會導(dǎo)致零件各部位的殘余應(yīng)力波動較大，進而對零件最終形狀的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，也就影響了零件的加工精度，尤其是零件的形狀和位置公差。二是毛坯余量的大小。毛坯余量要合適，毛坯余量過大，切削加工去量多，改變零件內(nèi)部應(yīng)力幅度大，也是增加了零件的殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力釋放會改變零件的形狀，影響零件的加工精度，尤其考慮到汽輪機閥芯零件大部分為細長桿和薄壁套類的高強度零件，極易變形。

1.2工藝流程的影響

工藝流程的合理性對汽輪機閥芯零件的加工精度有重大影響，汽輪機閥芯零件的制造工藝流程通過實際應(yīng)用也是不斷改進和完善的。汽輪機閥芯零件處在高溫、高壓、摩擦、高外力的工況下，對零件性能的要求很高，工藝流程也很復(fù)雜，需要經(jīng)過噴焊、噴涂等表面處理及熱處理等特殊工序，表面處理會產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力，增加零件的制造難度。多種汽輪機閥芯零件裝配后還需相互配合完成精密的閥門開度控制，對于尺寸和形位精度要求很高，且都是大部分零件為細長桿、薄壁套類零件。經(jīng)過表面處理等特殊工序極易對零件的加工精度產(chǎn)生影響，工藝流程安排的合理性顯得更加重要?？偟膩碚f，汽輪機閥芯零件制造的工藝流程安排可以參考以下幾點：

機械加工工藝安排粗、半精、精加工工序。目的主要有兩個，一是精加工時避免大的切削力和夾持力，對細長、薄壁類汽輪機閥芯零件外力過大容易變形，影響加工精度;二，加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力在下次加工前及時釋放，應(yīng)力包括切削應(yīng)力和夾持應(yīng)力，都可以及時釋放，有一定的時效作用。

同一工序中裝夾次數(shù)最少，加工基準統(tǒng)一。一次裝夾盡量多的完成加工，這樣零件的位置公差才能有保證;上一序加工為下一序保留加工基準，加工基準統(tǒng)一，如此兩道工序加工的部位位置相差不會過大。

各部位的工序余量基本一致。每一道工序各部位的去量相差不宜過大，避免零件內(nèi)部殘余應(yīng)力分布不均，引起零件的變形。

適當增加去應(yīng)力熱處理工序。對于薄壁等去余量大、最終零件剛性較小的零件，可考慮在精加工前增加去應(yīng)力熱處理工序，減小零件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，提升零件的形狀穩(wěn)定性。

對細長桿、薄壁套類零件的擺放也非常關(guān)鍵，閥桿等細長桿在不加工時、熱處理時、完工后宜懸吊立式放置，防止細長桿彎曲變形;薄壁套類零件也是一樣，宜立式放置，避免零件徑向變形導(dǎo)致精度變化。

1.3裝夾定位的影響

汽輪機閥芯零件大部分為細長桿、薄壁套類零件，裝夾方式對加工精度也有非常重要的影響。對閥桿等細長桿類零件的加工宜采用一夾一拖或一夾多拖的裝夾方式，細長桿在加工過程中由于溫度上升會伸長，一夾一頂?shù)难b夾方式在加工過程中會導(dǎo)致細長桿彎曲;可采用彈性頂尖稍稍帶力，防止閥桿等細長桿零件在加工過程中軸向攢動;有跟刀架的機床，細長桿的加工也可以采用跟刀架增加剛性。細長桿零件在加工過程中要及時冷卻，防止零件溫升伸長。

對襯套等薄壁套類零件，精加工裝夾適宜采用軸向受力的裝夾方式，薄壁零件徑向剛性差，用剛性強的軸向部位承受夾持力，避免夾持變形;薄壁套類零件的加工也可采用芯軸或類似工藝頭的工裝，夾具夾持在芯軸等工裝上，也可很大的減少工件的夾持變形;此外，對剛度較好的薄壁套類零件可在零件外壁套開口套夾持，增加零件的受力面積，進而減小夾持變形。

1.4切削刀具的影響

汽輪機閥芯零件大部分為徑向剛性差的零件，刀具的選用也以此為依據(jù)，宜選用切削徑向抗力小、軸向抗力大的刀具，減小切削力的徑向分力對零件加工精度的影響，刀具切削主偏角宜為90°左右，減小刀具切削時對零件徑向的擠壓。加工刀具的刀尖及刃口宜選擇較為鋒利的形式，尤其在精加工階段，選用前角較大、刀尖圓角較小的刀具，切屑更多的是從零件上切下來，而不是擠壓下來，減小切削力對零件精度的影響。刀具及零件在切削過程中得到良好的冷卻，及時帶走切削熱，控制零件的溫升，減小因溫度引起的零件變形。部分薄壁套類零件為深孔加工，并且內(nèi)孔堆焊有高溫合金，精度要求高，此類零件的內(nèi)孔加工宜采用防震刀桿一次裝夾完成，保證內(nèi)孔的尺寸精度和直線度、圓柱度等形位精度，避免掉頭兩次裝夾加工。

1.5切削用量的影響

切削用量也是零件加工精度的重要影響因素，切削用量選擇不合理也會導(dǎo)致零件變形、尺寸超差。切削用量需與切削刀具及切削余量相適應(yīng)、匹配，對汽輪機閥芯零件來說，切削用量的選擇以切削力不宜過大為原則，尤其是在精加工階段，選用小的吃刀量和進給速度，切削過程輕快，切削表面光亮，減小零件的讓刀幅度，保證零件的加工精度。

結(jié)束語

以上幾點在汽輪機閥芯零件實際生產(chǎn)中不斷總結(jié)而來，對汽輪機閥芯零件的生產(chǎn)制造有一定的指導(dǎo)意義，但汽輪機閥芯零件包含零件種類多，使用要求高，針對不同的汽輪機閥芯零件還需具體分析其工藝性，必要時前期做工藝試驗驗證，優(yōu)化工藝流程和工藝方法。

但是當前，對汽輪機參數(shù)及性能的要求越來越高，汽輪機閥芯零件的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，精度要求也越來越高，這也對我們加工工藝提出了更高的要求，加工工藝升級優(yōu)化勢在必行，機床、刀具等工藝系統(tǒng)的自動化、智能化升級也是勢在必行，唯有這樣，汽輪機閥芯零件乃至機械零件的加工精度才會跟上時代的需求。

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