江叔云，陳榮

（中國(guó)長(zhǎng)江動(dòng)力集團(tuán)有限公司，武漢 430074）

0 引言

拖動(dòng)式汽輪機(jī)汽缸（如圖1）前汽封位（如圖2）內(nèi)孔小，尺寸精度要求高、汽封級(jí)數(shù)較多、長(zhǎng)徑比大，屬于典型的細(xì)深孔。一般情況下細(xì)深孔都是由鏜銑床進(jìn)行加工，但是鏜銑床加工T形槽難以保證加工精度，且該處汽封位相對(duì)于其他內(nèi)孔及同軸度要求較高，因汽缸外形尺寸大，所以需用大型立車(chē)車(chē)削加工。受立車(chē)方枕尺寸、機(jī)床轉(zhuǎn)速限制，大型立車(chē)加工細(xì)深孔難度大，尺寸精度及表面粗糙度難以保證。然而在細(xì)深孔加工T形槽更是難上加難，下面將從輔助工裝、刀具選擇與選用、加工方法及切削參數(shù)三個(gè)方面介紹該汽輪機(jī)汽缸汽封位T形汽封槽的加工。

圖1 拖動(dòng)式汽輪機(jī)前汽缸剖視圖

圖2 前汽封位放大圖

1 輔助工具的設(shè)計(jì)與使用

該類(lèi)型汽輪機(jī)前汽缸前汽封長(zhǎng)度接近400 mm，直徑卻只有φ240 mm，而加工過(guò)程中所使用的的大型立車(chē)立車(chē)滑枕尺寸超過(guò)其內(nèi)孔尺寸，滑枕無(wú)法直接加工前汽封位，這就需要輔助刀架，為此專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了輔助刀架（如圖3）。一副良好的工裝夾具應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：能保證工件的加工質(zhì)量;能提高生產(chǎn)效率、降低成本；操作簡(jiǎn)單、使用方便；應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性[1]。綜合以上幾點(diǎn)，因此刀架材料選用高碳鋼鍛打件，并進(jìn)行淬火處理，其目的是為了在減輕刀架質(zhì)量的同時(shí)保證其優(yōu)良的剛性，在設(shè)計(jì)刀架過(guò)程中既要考慮刀架在加工過(guò)程中與工件不干涉，又要考慮刀具安裝的便捷性，還要考慮刀架剛性及后期的通用性。為減輕刀架質(zhì)量，方便安裝使用，為此改變傳統(tǒng)刀架四四方方的外形，將刀架主體加工成十字型，在刀架主體各拐角處設(shè)計(jì)成圓弧相切，即減輕了刀架的質(zhì)量，又加大了刀架主體的受力面，使其剛性更好。刀架夾持位專(zhuān)門(mén)采用凹字形夾位設(shè)計(jì)，加大了滑枕對(duì)刀架的夾持力度。為進(jìn)一步增加刀架加工時(shí)的穩(wěn)定性，有效防止加工過(guò)程中刀架出現(xiàn)偏移及振動(dòng)，在刀架夾持位下方四角設(shè)計(jì)了4個(gè)頂緊螺絲，進(jìn)一步加強(qiáng)刀架與機(jī)床滑枕安裝的緊固性，避免刀架在加工過(guò)程中產(chǎn)生共振。

圖3 輔助刀架

刀具安裝位采用7字型開(kāi)口，這種開(kāi)口相對(duì)于凹型開(kāi)口加強(qiáng)了刀具夾緊位的剛性，防止刀具在夾緊過(guò)程中造成刀架開(kāi)口處變形，刀具壓緊螺釘?shù)倪x用要考慮刀具安裝時(shí)候的便利性，以及螺釘對(duì)道具的壓緊力是否足夠，壓緊力過(guò)小會(huì)造成刀具壓不牢，壓緊力過(guò)大會(huì)造成刀架變形。通過(guò)試驗(yàn)，選取M20內(nèi)六方螺釘壓緊最為合適，壓緊力度大小適中，裝夾刀具時(shí)內(nèi)六角壓緊扳手也便于操作。

2 刀具的選擇與選用

在金屬切削過(guò)程中，刀具材料性能的好壞對(duì)于切削效率、加工成本、加工表面質(zhì)量、加工尺寸精度等都有密切關(guān)系，因此在加工中選擇合適的刀具就尤為重要[2]17。

由于該型汽輪機(jī)前汽缸汽封位直徑僅為240 mm，且汽封直槽寬度只有17.1 mm和34.1 mm，槽深單邊為32.9 mm和34.3 mm，T形槽深度最深達(dá)8.2 mm。對(duì)于這種細(xì)深槽加工本身難度極大,而在細(xì)深槽中加工高精度T形槽更是困難重重。由于內(nèi)孔小，槽寬窄，槽深較深，勢(shì)必會(huì)造成切削受力大，切削溫度高，排屑困難，這就對(duì)刀具的要求極為苛刻。由于內(nèi)孔直徑小，線(xiàn)速度低，加工中會(huì)產(chǎn)生高溫；槽深較深，槽寬較窄，會(huì)造成加工過(guò)程中排屑困難，排屑不暢勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生夾屑現(xiàn)象。綜上各個(gè)因素考慮，粉末冶金高速鋼刀具是加工托動(dòng)機(jī)前缸前汽封位的最佳選擇。粉末冶金高速鋼有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如：韌性和硬度較高，可磨削性能好、質(zhì)量穩(wěn)定耐溫性能良好、耐用度較高等特點(diǎn)[2]20。選用該高速鋼刀具可以有效解決硬質(zhì)合金刀具的切削力過(guò)大、脆性大、導(dǎo)熱性差等問(wèn)題。為此專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了正反兩種方向6 mm溝槽刀（如圖4）及10 mm高性能白鋼切刀（如圖5）。

圖4 6 mm溝槽刀

圖5 10 mm切槽刀

3 加工方法及切削參數(shù)

大型立車(chē)加工細(xì)深槽及T形鉤槽對(duì)加工方法也極為考究，在加工過(guò)程中不僅要解決刀具干涉、刀具剛性及耐用性、排屑困難等問(wèn)題，又要保證各尺寸精度及位置精度。解決了刀具和輔助刀架等問(wèn)題后，加工方法及切削用量對(duì)各尺寸及位置精度的保證。

在加工17.1 mm和34.1 mm直槽時(shí)，我們選用專(zhuān)用的成型10 mm白鋼切槽刀，由于槽深較深，回轉(zhuǎn)直徑較小，故不能一刀切到圖示深度，所以采用上下借刀的方式加工。17.5 mm直槽按槽寬上下留1 mm進(jìn)行半精加工，采用每次單邊切深5 mm，然后向上或向下依次借刀切入，直至將槽深加工至圖樣尺寸要求。34.1 mm直槽采用上中下三刀依次借刀的方法進(jìn)行半精加工，槽寬單邊留1 mm余量。所有直槽槽深切至圖示尺寸后開(kāi)始精加工各槽槽寬至圖樣尺寸要求，精加工亦是采用10 mm白鋼切刀加工（加工參數(shù)。注意各處倒角及圓角，以及控制表面粗糙度Ra1.6 μm及各槽寬公差（加工參數(shù)如表1）。

在加工17.1 mm直槽內(nèi)的鉤槽時(shí)，由于槽寬小，刀具在槽內(nèi)上下活動(dòng)量不足2 mm，所以我們?cè)诩庸r(shí)采取單刀小切深、多次左右借刀切入的方法進(jìn)行加工，先將槽底加工至圖示尺寸，槽寬左右需留加工余量，這樣可以有效避免加工過(guò)程中夾屑的現(xiàn)象。加工17.1 mm溝槽時(shí)單次單刀切深不宜超過(guò)2.5 mm，退刀距離控制在0.2 mm以?xún)?nèi)，這樣是為了防止鐵屑纏刀，退刀時(shí)擠傷直槽已加工表面或夾屑造成斷刀。加工34.1 mm直槽內(nèi)鉤槽時(shí)，由于槽寬較17.1 mm槽寬變寬，排屑性相對(duì)較好，所以在加工時(shí)我們采用左右借刀方式分兩刀將鉤槽槽底加工至圖示尺寸，槽寬左右需留精加工余量。加工鉤槽時(shí)，先加工上側(cè)鉤槽，這樣可以防止鐵屑落入下側(cè)已加工好的溝槽內(nèi)無(wú)法排出的問(wèn)題。鉤槽加工時(shí)把每個(gè)鉤槽半精加工后直接按圖樣要求精車(chē)到尺寸，然后再加工下一個(gè)鉤槽，依次將同側(cè)鉤槽全部加工完成后再加工另一側(cè)鉤槽，這樣可以避免多次重復(fù)對(duì)刀。由于一般量具無(wú)法測(cè)量鉤槽（8.5±0.03）mm，為此專(zhuān)門(mén)制作了（8.5-0.03）mm和（8.5+0.03）mm通止規(guī)卡板進(jìn)行測(cè)量。加工時(shí)要注意注意各處公差要求及倒角, 加工參數(shù)如表1所示。

表1 加工參數(shù)表

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該型汽輪機(jī)汽缸前汽封位T形槽加工方法的研究及對(duì)加工方法的改進(jìn)，大大縮短了該T形槽的加工周期，也保證了該T形槽各尺寸及位置精度，對(duì)后期該類(lèi)型T形汽封槽加工提供了有利的技術(shù)參考及技術(shù)數(shù)據(jù)。