汽轮机再热主汽调阀主阀座孔研究

600MW、300MW汽轮机再热主汽调节阀的阀壳结构如图1所示。主阀的阀座孔位于阀体的中间，距进口端面约1500mm，阀座孔长度120mm，加工时机床主轴需要伸出1700mm，对大多数大型镗床来说已经是极限位置了。

受主轴挠度影响，加工现场表面质量差，线性、圆度、尺寸误差大，质量不能保证，新机组阀座孔配合线，需要使用偏心板数控差加工，但数控镗床安装偏心板后，主轴或长杆不能达到1万mm以上加工长度，目前数控镗床无法加工带配合线阀壳的阀座孔。经研究，决定用大型数控车代替镗床加工此类阀座。

图1

2 设备选用

数控立车加工6000MW、300MW汽轮机再热主汽调节阀的主阀座孔需要设计专用夹具。夹具与阀壳形成一个整体，其旋转直径约为4500mm，直径大于5万辆mm。立车加工的最大工件高度超过3500mm、最小加工直径小于350mm，主轴伸长大于18000mm。本文由齐齐哈尔第一机床厂有限公司生产CK以5263为例进行讨论。CK5263通过直径为6300mm，工件最大高度4000mm，主轴伸长大于20000mm，工件内孔最小直径43mm，最大承重100t，符合600MW、300MW汽轮机再热主汽调节阀主汽阀座孔的加工要求。

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3 装夹方式

600MW、300MW汽轮机再热主汽调节阀的阀壳形状不规则，在镗床上加工时容易夹紧矫正，但加工质量不能保证立式车辆上加工时，需要垂直放置阀壳，以保证加工质量，但存在夹紧问题。让我们先设计和制造一个V600型垫铁MW机组再热主汽调节阀阀壳固定；300MW机组每个再热主汽阀只有一个调节阀，可直接垂直放置在机床花盘上，省去V型垫铁。然后根据阀壳的外部形状，设计一个弯板用于辅助支撑和夹紧。弯板用螺栓固定在阀壳上，使阀壳与模具之间形成相对稳定的结构。然后，通过焊接辅助压板，阀壳可以完全稳定地固定在立式盘上。整体夹紧方案见图2。由于弯板的增加，需要对整体结构的重心进行配重，以确保切割过程中的稳定性。图2中的两个垫片不仅起到支撑作用，而且起到配重作用。

图2 立车夹示意图

4.1 找正基准确定    

600MW、300MW从图纸要求来看，汽轮机再热主汽调节阀的主阀座孔与轴孔之间存在一定的位置要求。因此，在上立式车削前，需要数控铣床和钻床对轴孔、阀盖孔和相应的螺孔进行加工，然后在主蒸汽进口镗孔中找到正圆和正平面，并根据主蒸汽进口的正平面进行正平面。

4.确定2 切削参数

阀座孔内孔直径小，立车加工时线速度低。加工表面质量需要理论计算。选择合适的刀具和切割参数对产品的最终质量有重要影响。

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CK5263花盘最高转速500r/min，但是在加工形体复杂的汽缸类零件时，其转速最好时只能达到最高转速的60%，即30r/min。刀尖角半径r与进给量f、表面粗糙度Ra理论值有一定的关系，我们在选择进给量时不应超过这个值。MW主阀调节阀主阀座孔图要求表面粗糙度Ra1.6.理论计算公式：

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，选取r=1mm。

fmax=（1.6×1/50）^0.5=0.17mm/r

选择f=0.20mm/r，a_p=（3～4）f≈0.5mm。93根据加工部位的结构选择°硬质合金刀具的主偏角大于90°因此：

h=1000×（f²/8×r） （3）

式中，f-每次转进给量，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）

切削参数确定为：f=0.20mm/r，a_p=（3～4）f≈0.5mm，转速最大r=30r/min。

4.3 夹具及加工工艺

首先放在花盘上V型垫铁和弯板，工件翻转成垂直状态，工件平稳放置V在型垫铁上，调整弯板位置，使弯板与阀壳阀盖孔对齐（该部分也用作加工过程中的观察孔），使用3~五个螺栓将弯曲板固定在阀壳上，安装垫进行辅助支撑和重量配置，调整阀壳位置，安装压板，初步固定，用百分表检查阀壳正孔和正面，拧紧压板，固定阀壳，开始加工，先加工主蒸汽进口，然后保留0.50mm加工阀座孔的平面、内孔和型线，最后对阀座孔的尺寸进行精加工。

5 结语

采用本文的加工方法，实现了哈汽600MW、300MW汽轮机再热主汽调节阀的主阀座孔不仅提高了加工质量，而且提高了近两倍的加工效率，为类似产品的加工提供了参考。