600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥的閥殼結構如圖1所示，主閥的閥座孔位于閥體的中間部位，距進汽口端面約1500mm，閥座孔長度120mm，加工時機床主軸需要伸出1700mm，對于大多數大型鏜床來說已是極限位置。

    受主軸撓度影響，加工部位的表面質量較差，直線度、圓度、尺寸誤差都比較大，質量無法保證，而且新式機組的閥座孔帶有配合型線，需要使用偏心盤采用數控差補進行加工，但數控鏜床安裝偏心盤后，主軸或是接長刀桿無法達到1000mm以上的加工長度，因此目前的數控鏜床已經無能力加工帶有配合型線閥殼的閥座孔。經研究決定使用大型數控立車代替鏜床加工此類閥座。

圖1 再熱主汽調節閥主汽閥結構

    2 設備選用

    采用數控立車加工600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥的主閥座孔，需要設計專用的裝夾工裝，裝夾工裝與閥殼形成一個整體，其回轉直徑約為4500mm，立車的通過直徑需要大于5000mm。立車所加工的最大工件高度大于3500mm、內孔最小加工直徑小于350mm，主軸伸出長度大于1800mm。本文以齊齊哈爾第一機床廠有限公司生產的CK5263為例進行討論。CK5263通過直徑為6300mm，工件最大高度4000mm，主軸伸出長度大于2000mm，加工工件內孔最小直徑430mm，最大承受重量100t，符合600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥的主汽閥閥座孔的加工要求。

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    3 裝夾方式

    600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥的閥殼屬于不規則形狀，在鏜床上加工時便于裝夾找正，但是加工質量無法保證，在立車上加工則需要將閥殼垂直放置，可以保證加工質量，但是存在裝夾難題。我們首先設計制造一V型墊鐵，用于600MW機組再熱主汽調節閥的閥殼的固定；300MW機組每個再熱主汽閥只有一個調節閥，可直接垂直安放與機床花盤上，省去V型墊鐵。然后依據閥殼的外部形狀，設計一彎板用于輔助支撐及裝夾，彎板使用螺栓固定在閥殼上，這樣使閥殼與工裝間形成較為穩固的結構，再通過焊接輔助壓板搭子，閥殼可以完全平穩地固定在立車花盤上，總體裝夾方案見圖2。因增加了彎板，整體結構的重心偏移，需要對其進行配重，以保證車削過程中的穩定性，圖2中的兩個墊塊既起到支撐作用，也起到配重的作用。

圖2 立車裝夾示意圖

    4.1 找正基準確定

    600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥的主閥座孔從圖紙要求上看，其與軸孔間存在一定的位置要求，因此在上立車車削前需要由數控銑床和鉆床將軸孔、閥蓋孔以及對應螺孔加工準，而后在主蒸汽進口鏜一找正圓及找正平面，在立車車削時按照主蒸汽進口的找正圓、找正平面找正即可保證圖紙的要求。

    4.2 切削參數確定

    閥座孔的內孔直徑較小，立車加工時線速度較低，加工的表面質量需要進行理論計算，選用合適的刀具及切削參數對于產品的最終質量有著重要的影響。

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    CK5263花盤最高轉速可達50r/min，但是在加工形體復雜的汽缸類零件時，其轉速最好時只能達到最高轉速的60%，即30r/min。刀尖角半徑r與進給量f、表面粗糙度Ra的理論值存在一定關系，我們選擇進給量時一般不應超過此值。600MW主閥調節閥主汽閥閥座孔圖紙要求表面粗糙度為Ra1.6。根據理論計算公式：

    h=r-（r²-（0.5×f）²）^0.5       （1）

    Ra=（0.25～0.33）h     （2）

    得到：f_max=（Ra×r/50）^0.5，選取r=1mm。

    fmax=（1.6×1/50）^0.5=0.17mm/r

    選擇f=0.20mm/r，a_p=（3～4）f≈0.5mm。依據所加工部位的結構選用93°硬質合金刀具，主偏角大于90°因此：

    h=1000×（f²/8×r）     （3）

    式中，f-每轉進給量，mm/r；r-刀具刀尖角，mm。    

    Ra=（0.25~0.33）×H=（250~330）×（f²/8×r）

    =（250~330）×（0.20²/8×1）=（1.25~1.65）

    滿足加工要求，因此切削參數確定為：f=0.20mm/r，a_p=（3～4）f≈0.5mm，轉速最大r=30r/min。

    4.3 裝夾及加工過程

    首先在花盤上安放V型墊鐵以及彎板，工件翻轉為垂直狀態，將工件平穩安放于V型墊鐵上，調整彎板位置，使彎板與閥殼閥蓋孔部位對正（該部位也作為加工時的觀察孔之用），使用3~5個螺栓將彎板固定于閥殼上，安裝墊塊進行輔助支撐及配重，調整閥殼位置，安裝壓板，初步固定，使用百分表檢查閥殼找正孔與找正面，找正后緊固壓板，將閥殼固定好，開始加工，首先加工主蒸汽進口，而后留量0.50mm加工閥座孔平面、內孔及型線部位，最后精加工閥座孔各尺寸。

    5 結語

    采用本文的加工方法，實現了哈汽公司的600MW、300MW汽輪機再熱主汽調節閥主閥座孔以車代鏜加工方法的轉變，不僅提高了加工質量，而且加工效率提高了近2倍，為類似產品的加工提供了參考。