張高劍，郭鵬飛

（中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司核動力維修技術(shù)中心，湖北武漢 430070）

0 引言

核電主泵作為核島主設(shè)備中唯一的轉(zhuǎn)動設(shè)備，長時間運行在高溫、高壓并有高放介質(zhì)的環(huán)境中，反復(fù)承受一回路冷卻劑的熱沖擊及機械沖擊，對主泵水力部件、聯(lián)軸器等關(guān)鍵部件的可靠性要求極高。根據(jù)核電廠主泵檢修經(jīng)驗及主泵振動機理研究，主泵可拆軸與聯(lián)軸器的同軸度嚴重影響主泵的振動特性。某核電站在運行過程中多次發(fā)現(xiàn)主泵振動異常，并在后續(xù)主泵檢修過程中多次出現(xiàn)主泵的可拆軸與上、下聯(lián)軸器配合銷及銷孔拉傷和毛刺的情況。為保證圓柱銷與銷孔的配合間隙，需要進行同鉆鉸及配銷工作，因此，同鉆鉸工藝也是主泵電機整體更換工作的必要工藝步驟。目前，核電廠原有的同鉆鉸主體工具是磁力鉆，配合長軸進行銷孔加工，一次只能實現(xiàn)一個銷孔加工，存在設(shè)備笨重、操作不便、調(diào)整復(fù)雜、加工質(zhì)量不穩(wěn)定、效率不高等問題。

根據(jù)現(xiàn)場實際工作環(huán)境及聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點，分析可采用群鉆原理對聯(lián)軸器銷孔進行加工修復(fù)，開發(fā)一種主泵聯(lián)軸器銷孔同鉆鉸工具，具體以聯(lián)軸器銷孔分布設(shè)置4 個加工主軸，最多可同時對聯(lián)軸器單側(cè)的4 個銷孔進行加工修復(fù)，極大地提高加工效率，縮短修復(fù)時間及工作量，縮減檢修周期，保障主泵安全穩(wěn)定運行。

1 技術(shù)方案

1.1 需求分析

針對主泵聯(lián)軸器銷孔加工修復(fù)要求，同鉆鉸工具的設(shè)計過程需考慮以下3 個方面：

（1）為了保證銷孔加工的位置度、圓柱度及表面光潔度，同鉆鉸工具的夾持機構(gòu)、進給機構(gòu)及鉆模板等結(jié)構(gòu)需保證足夠的剛性及加工精度。

（2）因銷孔加工深度較深，需要對刀具設(shè)置鉆套等結(jié)構(gòu)進行定位導(dǎo)向。

（3）因銷孔加工需更換鉸刀及擠壓刀，為了避免拆卸加工裝置進行換刀，導(dǎo)致加工中心偏移，影響銷孔最終成型質(zhì)量，需采用一種快換結(jié)構(gòu)，減少操作難度，同時避免加工中心出現(xiàn)偏移。

另外，根據(jù)主泵聯(lián)軸器銷孔的使用要求，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：①鉸刀尺寸及材料應(yīng)滿足X3CrNiMo13-4（熱作模具鋼）加工要求；②銷孔鉆鉸深度不小于129 mm，銷孔鉆鉸范圍至少滿足Φ36～38 mm 要求；③成型后銷孔圓柱度不大于Φ0.01 mm，表面粗糙度不大于Ra1.6 要求。

1.2 實施方案

主泵聯(lián)軸器銷孔同鉆鉸工具采用群鉆結(jié)構(gòu)，即根據(jù)聯(lián)軸器銷孔分布，設(shè)置4 個加工主軸，最多可同時對聯(lián)軸器單側(cè)的4 個銷孔進行加工修復(fù)，可極大提高加工效率。另外，匯總某機組主泵聯(lián)軸器損傷后銷孔測量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)銷孔整體尺寸變化不大，主要是微量變形、銷孔拉傷和出現(xiàn)毛刺等缺陷，整體需要修復(fù)的加工量不大，故主泵聯(lián)軸器的銷孔加工修復(fù)以鉸孔為主，并配備少量鉆頭，以適應(yīng)大加工量修復(fù)時使用。

同鉆鉸工裝分為上、中、下三部分，其中上部主要為支撐板組件，包括支撐板、夾緊機構(gòu)及螺帽等；中部為回轉(zhuǎn)部件，包括蝸桿箱、回轉(zhuǎn)支架、絲桿及其絲桿螺母、導(dǎo)桿及其直線軸承、回轉(zhuǎn)盤及其回轉(zhuǎn)支撐、主軸及其連接的浮動夾頭和鉸刀等；下部為鉆模板組件，包括鉆模板、絲桿支撐座、導(dǎo)桿支撐座等結(jié)構(gòu)。中部的工裝主體通過絲桿和導(dǎo)桿連接至上部的支撐板和下部的鉆模板，并最終固定在待加工的聯(lián)軸器上。實物如圖1 所示。

圖1 同鉆鉸工具

1.3 工作原理

同鉆鉸工具安裝夾持在待加工的聯(lián)軸器上，電控箱控制旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動鉆鉸工裝大齒盤轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動各主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，步進電機控制鉆鉸工裝的進給，實現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)及進給，最終實現(xiàn)主泵聯(lián)軸器銷孔加工修復(fù)工作。

1.4 工藝流程

經(jīng)過多次試驗及驗證，確定了主泵聯(lián)軸器銷孔同鉆鉸加工工藝流程（圖2）。為保障主泵聯(lián)軸器銷孔加工修復(fù)工作順利實施，增加了一定數(shù)量較大規(guī)格的備用鉸刀及鉆頭，異常情況時，可對加工質(zhì)量不合格的銷孔進行修正，以滿足使用需求。

圖2 主泵聯(lián)軸器銷孔同鉆鉸加工工藝流程

2 試驗驗證

在主泵聯(lián)軸器1∶1 模擬體上安裝固定同鉆鉸工具，然后進行銷孔的鉸孔及擠孔加工，其中所用的銷孔模擬件材料與實際產(chǎn)品一致，底孔直徑36 mm，鉸刀可選擇含鈷高速鋼或硬質(zhì)合金材質(zhì)的直刃鉸刀，規(guī)格為Φ36.1 mm，直徑公差等級為m5，另外，同鉆鉸工具進給速度約為4 r/min，主軸轉(zhuǎn)速約為90 r/min。

為比較銷孔擠壓前后的內(nèi)孔粗糙度，鉸孔完成后選取1#、2#銷孔再進行擠壓加工，加工完成后檢查和測量銷孔質(zhì)量，其中，每個銷孔分別在上、中、下3 個位置各測量1 組直徑數(shù)據(jù)，測量結(jié)果見表1。

表1 主泵聯(lián)軸器銷孔同鉆鉸加工后測量數(shù)據(jù)

測量結(jié)果表明，聯(lián)軸器及其可拆軸的銷孔修復(fù)質(zhì)量良好，圓柱度和粗糙度均滿足技術(shù)要求。另外，操作人員由現(xiàn)場4～5 人縮減2～3 人，同時由手動操作改為半自動操作，大幅降低人員工作強度，并將每臺主泵聯(lián)軸器銷孔同鉆鉸加工時間由1 周縮短至2 d，大幅縮短了工作時間。

3 結(jié)語

針對核電廠現(xiàn)有的主泵聯(lián)軸器銷孔加工中存在的設(shè)備笨重、操作不便、調(diào)整復(fù)雜、加工質(zhì)量不穩(wěn)定、效率低等問題，研制主泵聯(lián)軸器銷孔同鉆鉸工具。通過試驗驗證，加工修復(fù)后的銷孔質(zhì)量良好，尺寸精度穩(wěn)定，完全滿足設(shè)計要求；同時，使用銷孔同鉆鉸工具可降低人員數(shù)量及技能要求，提高工作效率，縮短加工周期。另外，總結(jié)一套主泵聯(lián)軸器銷孔加工修復(fù)的工藝路線和技術(shù)參數(shù)，對保證銷孔最終表面質(zhì)量及尺寸精度具有一定的指導(dǎo)意義，配合該套設(shè)備進行主泵聯(lián)軸器銷孔加工方案可行，具有一定實用和推廣價值。