——责任编辑:李道育
大型燃汽轮机叶轮的直径一般很大,通常在2 m以上。叶轮在装配好叶片后,需对由多个叶片端面构成的叶顶圆进行加工,以保证设计所要求的叶轮外圆尺寸精度和径向跳动量。由于叶轮的外圆是一个断续的表面,如果用普通的车铣加工方式,一方面必须在大型的立式车床上进行,所需投入的设备成本较高;另一方面则由于叶片处于悬臂式支承状态,刚性较弱,叶片之间的不连续性又会给加工带来冲击和振颤,易产生叶片变形,从而对工件的几何精度控制产生一定的难度。也曾考虑过在立车上加装砂轮磨头的方式加工,主要因为大宽度砂轮磨削断续表面时冲击力仍较大,相比之下砂带磨削过程较为柔性,不会对叶轮造成冲击损伤;此外叶片材料1Cr13含铬量较高,组织细密,粘韧性较大,导热性较差,砂轮磨削易出现堵塞,增加接触表面的磨擦,使磨削力和磨削温度明显增高,磨削效率降低,并产生表面硬化现象;而砂带磨削以“冷切削”著称,可避免上述问题,所以最终确定采用砂带磨削方案。
图示为杭州机床厂2007年专门为哈尔滨汽轮机厂设计和制造的SMD-1型汽轮机叶轮叶顶圆数控砂带磨床。机床采用德国SIEMENS数控系统。加工过程工件绕其垂直轴线旋转,压磨板式砂带磨头由交流伺服电机控制,实现沿工件半径方向(X轴)的切削进给;机床配有技术先进的意大利MARPOSS激光测量系统,通过相对法实时对工件直径进行测量,并由数控系统对磨头的纵向进给运动进行闭环控制。磨头的角度摆动也均采用交流伺服电机驱动。
该机床已于2007年7月初,由哈尔滨汽轮机厂和杭州机床厂双方在杭州进行了机床的预验收。经验收,该机床的各项几何精度符合协议规定的要求。经试磨由用户提供的工件,在100分钟内半径方向可磨去6.5mm的余量,具有高效的特性。经全自动磨削试验,外径尺寸、叶顶径向跳动等精度均符合要求。双方一致确认,机床的预验收合格。如今该机已在哈尔滨汽轮机厂正常投产使用三年多,效果良好。据反映,原用户磨削一个工件要72小时,现在只需4小时。磨削过程采用美国3M公司的“CubitronTM”977F陶瓷磨料砂带,粒度为P40#,一根砂带可加工三个叶轮。
这台完全是自主设计,拥有自主知识产权的机床开发成功将对我国砂带磨床制造技术水平的提高,起到积极推动作用。
机床基本参数:
可磨工件直径 φ1800-φ2700m
可磨工件最大高度 350mm
工作台直径 φ1300mm
砂带驱动电机功率 15kW
砂带线速度 25m/s
可装最大砂带宽度 220mm
砂带周长 2100mm
砂带轮(外径宽度) φ200225mm
直线轴数控精度:
直线轴 |
定位精度 |
重复定位精度 |
X轴 |
0.01mm |
0.007mm |
U轴 |
0.01mm |
0.007mm |
V轴 |
0.01mm |
0.007mm |
以上资料由杭州杭机股份有限公司 屠建平工程师提供