猴子巖工地轉(zhuǎn)輪盲孔螺紋銑削加工技術(shù)

李 鑫，劉向海

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

猴子巖水電站水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與水輪機(jī)主軸連接的聯(lián)軸孔，為定位沉孔+盲螺紋孔結(jié)構(gòu)(見圖1)。轉(zhuǎn)輪在猴子巖工地廠房焊接、加工、制造。加工聯(lián)軸孔首先將提前制造好的專用鏜模與轉(zhuǎn)輪進(jìn)行裝配，再將定制的數(shù)控鏜銑機(jī)與鏜模裝卡，通過鏜模找正孔定位轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸孔位置，在鏜銑機(jī)上裝卡不同刀具實(shí)現(xiàn)定位沉孔+盲螺紋孔的加工過程[1]。

圖1 猴子巖水電站轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸孔結(jié)構(gòu)簡圖

鏜銑機(jī)為數(shù)控可移動立式專機(jī)，總重4 000 kg，結(jié)構(gòu)為X、Y、Z三軸聯(lián)動，并配有S軸1套旋轉(zhuǎn)軸，數(shù)控系統(tǒng)采用西門子828D。

專用鏜模與一般鏜模結(jié)構(gòu)有所不同。因在加工聯(lián)軸孔時，鏜模先與轉(zhuǎn)輪進(jìn)行把合裝配，再將鏜銑機(jī)坐落在鏜模上進(jìn)行找正加工，因此在鏜模上平面設(shè)計(jì)了3圈T型槽，適用于鏜銑機(jī)在鏜模任意位置都可使用壓板通過T型槽進(jìn)行裝卡、壓牢、固定(見圖2)。

圖2 利用鏜模、鏜孔機(jī)加工轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸孔示意圖

此次猴子巖轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸孔加工難點(diǎn)為盲螺紋孔加工，主要體現(xiàn)(見表1)。

表1 難點(diǎn)問題原因分析

1 排屑工具的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

鏜銑機(jī)在加工盲螺紋孔時，一個加工程序需多次退刀清理鐵屑，降低加工效率的同時多次退刀也影響孔的表面質(zhì)量。針對盲螺紋孔實(shí)際加工中產(chǎn)生鐵屑的特點(diǎn)，利用工地轉(zhuǎn)輪廠現(xiàn)有的廢棄材料制作了兩種針對不同工序加工清理鐵屑的工具。

1.1 加工φ160 mm銷孔及M80 mm螺紋底孔時，利用壓縮空氣的風(fēng)管連接制作的軟管+空心銅管，并中間配上閥門開關(guān)，利用軟管彎曲通過空心銅管對準(zhǔn)正在加工的聯(lián)軸孔，進(jìn)行固定。使用時將閥門開關(guān)打開，利用強(qiáng)風(fēng)將鏜孔時產(chǎn)生的鐵屑迅速吹出，方便省力，清理鐵屑效果較好。

1.2 加工M80 mm螺紋時，因空間狹小并且加工時需添加冷卻液，所以無法使用壓縮空氣將鐵屑清出。自制一個帶手柄的鐵桿，尾部固定上吸鐵石，當(dāng)鉆孔、銑絲過程中需要清理鐵屑時，用自制的簡易取屑器將孔里鐵屑吸出，方便快捷。

2 M80螺紋底孔加工方案選擇

鏜床加工螺紋底孔通常有三種方式：鏜、層切和鉆，為總結(jié)出加工質(zhì)量較好、并高效的一種加工方案，現(xiàn)場分別使用三種方式在相同材質(zhì)的試料上，對螺紋底孔進(jìn)行加工驗(yàn)證，得出結(jié)論(見表2)。

表2 底孔加工方案對比

3 轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸盲孔加工重點(diǎn)工藝介紹

根據(jù)第1臺猴子巖水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸盲孔的加工經(jīng)驗(yàn)，綜合優(yōu)化后的工序，制定了加工出較高質(zhì)量盲孔且高效的工藝流程及刀具和加工參數(shù)的選用，對其重點(diǎn)工藝介紹如下。

3.1 鏜模安裝：鏜模與轉(zhuǎn)輪止口定位安裝，通過鏜模圓周均布4個測間隙孔，調(diào)整鏜模位置，使與轉(zhuǎn)輪對點(diǎn)間隙在0.01 mm以內(nèi)。把緊鏜模，測量鏜模與轉(zhuǎn)輪把合平面間隙，要求無間隙，局部最大間隙不大于0.02 mm。

3.2 加工前找正要求：按照鏜模上待加工的鏜孔位置將鏜銑床落在鏜模上；調(diào)整機(jī)床主軸與鏜模平面垂直后，主軸沿X、Y軸方向移動，至主軸旋轉(zhuǎn)中心與鏜模找正孔中心重合，偏差在0.02 mm以內(nèi)。壓牢機(jī)床后復(fù)測找正結(jié)果。

3.3 粗鏜φ160 mm銷孔：機(jī)床主軸裝配φ63 mm玉米銑刀，粗鏜160孔，單邊留1 mm余量，層切方式加工。轉(zhuǎn)速=360 r/min，進(jìn)給量=500 mm/min。

3.4 M80 mm底孔加工。保持機(jī)床工位不變，打表重新復(fù)檢鏜桿與粗鏜后的銷孔同軸，偏差在0.02 mm以內(nèi)，進(jìn)行下序：

(1) 機(jī)床裝配φ30 mm鉆頭，一鉆M80 mm螺紋底孔，加工至圖紙要求底孔深度。轉(zhuǎn)速=100 r/min，進(jìn)給量=30 mm/min。

(2) 機(jī)床裝配φ60 mm鉆頭，二鉆M80 mm螺紋底孔，加工至圖紙要求底孔深度。轉(zhuǎn)速=60 r/min，進(jìn)給量=20 mm/min。

(3) 機(jī)床裝配φ50 mm玉米銑刀，數(shù)控編程采用層切方式加工至M80 mm螺紋底孔要求尺寸。轉(zhuǎn)速=360 r/min，進(jìn)給量=120 mm/min。

3.5 M80 mm螺紋加工[2]：機(jī)床裝配60銑絲刀桿，數(shù)控編程銑M80 mm螺紋，分三次加工，螺紋加工深度分別為75%，90%，100%。轉(zhuǎn)速=360 r/min，進(jìn)給量=100 mm/min。

3.6 精鏜φ160 mm銷孔：加工前，再次復(fù)檢機(jī)床主軸與粗鏜后的銷孔同心，偏差在0.02 mm。確認(rèn)后機(jī)床裝配φ160 mm精鏜刀桿，精鏜φ160 mm銷孔。轉(zhuǎn)速=60 r/min，進(jìn)給量=16 mm/min。

3.7 鏜模與轉(zhuǎn)輪定位：用提制的φ160 mm定位工具銷裝配在已加工完成的第一個孔上，將鏜模與轉(zhuǎn)輪進(jìn)行定位。起吊機(jī)床至與第一個孔呈90°位置聯(lián)軸孔上，重復(fù)以上加工序，完成第二個聯(lián)軸孔的加工。將提制的第二個定位工具銷裝配在第二個孔上，使鏜模與轉(zhuǎn)輪完全定位。

根據(jù)以上工藝過程可以看出，保證銷孔與螺紋孔同心，主要措施如下：

(1) 加工銷孔與盲螺紋孔時，均在機(jī)床一個工位下進(jìn)行，極大程度保證了找正精度。

(2) 在加工銷孔、盲螺紋孔前，均以粗鏜后的銷孔為基準(zhǔn)，對鏜桿與其同心進(jìn)行了復(fù)檢，精度控制在0.02 mm以內(nèi)。避免因加工顫動等原因使機(jī)床、鏜模偏移而造成兩孔加工出現(xiàn)不同軸的情況。

4 結(jié)論

本文對猴子巖水電站水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的聯(lián)軸孔加工技術(shù)做了詳細(xì)的介紹，并通過現(xiàn)場不斷的試驗(yàn)探索，總結(jié)出了比較完善的盲孔銑絲工藝流程，包括排屑工具的制作、所用刀具以及機(jī)床參數(shù)的設(shè)置等做了細(xì)致講解。猴子巖水電站共4臺水輪機(jī)組，采用以上盲孔螺紋銑削加工技術(shù)順利高效完成了4臺水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸孔的加工制造，同時所有聯(lián)軸孔的尺寸、公差、表面質(zhì)量均達(dá)到圖紙要求。這些加工技術(shù)和工藝經(jīng)驗(yàn)對所有存在盲螺紋孔結(jié)構(gòu)的大型工件加工，有積極的借鑒和指導(dǎo)意義。