水轮机主轴制造工艺及加工方法_加工中心主轴制造工艺

水轮机主轴制造工艺及加工方法由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“加工中心主轴制造工艺”。

水轮机主轴的加工难点及工艺分析

杭州杭发集团公司

徐忠

摘要：目前我厂生产有混流式（立式，卧式），轴流定浆式等型号水轮机组，各种型号上的主轴是水轮机中最关键另件，其加工误差及尺寸精度历来是水轮机加工中一个难题，特别是定浆轴流式的主轴加工，难度大，行形公差及粗糙度等要求高。必需采取一定工艺措效才能满足加工要求，本文针对我们在生产中遇到问题及解决方法进行论述（附图2例）。

关键词：水轮机

主轴

加工工艺

滚压，刀具。

一、前言：

水轮机是将水流付出的水能转换转轮机械能，使转轮和主轴克服各种阻力而连续运转起来的机器，再由机械能通过发电机转子变为电能。大型水轮机为竖轴式，中小型水轮机可以是横轴式。横轴水轮机主轴的一端由弹性联轴器连接，而另一端则靠法兰与键与转轮连接，大型竖轴的主轴通常在轴身两端制成两法兰，一端法兰与水轮的转轮固定，另一端法兰与发电机轴联接（横向再用圆柱销定牢）。水轮机主轴要承受水轮机重量，水推力，轴承径向力，拉应力和扭应力，各只把合螺栓应受剪切力等组合作用力，因而主轴在水轮机中起到相当关键另件，它的材料通常采用35#，45#或20SiMn（锻造），其主轴的加工尺寸精度，粗糙度，形位公差等要求较高。

二、正文：

1，本文以轴流定式水轮机主轴为例（竖轴，如图1示），浅淡主轴的加工工艺，该主轴材料为锻钢45#（实心轴），主轴一端法兰面与转轮连接，主轴另一端法兰面与发电机轴连接，两端都采用凹凸止口定位，并用连轴螺栓进行联接，然后用横圆柱销将各体定位牢。主轴与转轮，主轴与发电机轴都靠法兰面连接面产生摩擦力传递扭矩。主轴的加工，其尺寸精度要求高，与一般主轴的区别为：两端法兰外侧面，内外止口，法兰外圆相对于轴身水导轴承档跳动必须保证在0.02mm以内，且法兰直径公差在0.02mm以内（包括作好主轴的两端中心，其两端中心孔必需做得非常准确，作车削与安装基准用）。

2，加工工艺分析：主轴的加工难度由两方面原因造成，一是由于主轴的形位公差过小，二是由于它本身的结构特殊，从结构上看，主由毛坯由于是45#锻造实心轴，而且水导轴承档内腔要加工成30X180端面槽，难度大，轴承档外园均布8-Ф13导油孔势必造成加工过程中的断续切削力，并影响工件的表面质量，从材料上看，试棒实测力学性能硬度偏高，这些都将对切削加工构成影响。为解决上述难点，需以加工条件和工艺方法两方面入手，加工基本条件包括机床精度，刀具选择和切削参数。

1）由于机床精度已在安装时限制，无法消除机床本身的误差（如机床振动，尾部顶尖误差）。i.刀具选择：刀具选择抗冲击，耐磨性好，可减小因轴承档导油孔存在而造成的断续切削和冲击力产生的不利影响，减少切屑瘤带来的不利因素。在轴身和法兰面加工中分别采用YT15焊接刀具，和WNMG4225刀片，效果良好。但在加工轴承档内腔时，由于宽度小，长度长，一般割刀难以达到加工要求,为此把刀杆设计成如图2示

在加工过程中刀子伸出较长，刚性差，且平面槽又不利于排屑的顺畅，虽然工件有中心架来增强刚性。但用YT刀还是容易引起振动和崩刀，因此我把白钢刀磨成左，中，右三把切槽刀镶焊在刀杆上,轮流车削，顺利完成轴承档端面槽的加工。

2）切削参数选择恰当，避开形成切屑瘤的切削速度，最后一刀的切速，切深，进刀量二者匹配关系。

3）加工工艺的合理性对保证主轴精度到关重要，如按常规加工工艺虽然也保证工件精度，但是修正顶针孔控制内止口跳动量比较费时。因此为了减小装夹误差，劈两端中心孔及半精车内止口后再精车转轮端法兰外舌平面及止口，然后校正主轴转轮端法兰,外圆及平面,控制跳动在0.01mm以内,再精车内止口及轴身各档尺寸（这样消除了机床精度的影响，特别是尾座顶尖误差,使之主轴的各项跳动均达到要求。）

4）滚压参数：

V = 80 ∽ 120米/分

滚压余量0.01 ∽ 0.015 mm滚压前粗糙度为Ra3.2 ∽ Ra1.6 滚压后达到粗糙度为Ra0.8 走刀量: 粗压为0.5 ∽ 0.6毫米/转

精压为为0.2 ∽ 0.3毫米/转

注: 以滚压1 ∽ 2为宜。该主轴由于轴承档表面粗糙度要求低，因此必须采用滚压工具来保证工件表面的粗糙度，滚压工具是一种采用表面光滑的高硬度材质制成的滚压轮，利用此滚压工具，将工件表面材料处粗糙面上凸峰产生塑性流动，并填补到凹谷中，从而改变工件表面质量状况的精密加工方法，表面粗糙度与滚压力的关系为一曲线关系，且存在一个最佳滚压力当压力过小时工件表面塑性变形不够充分，使表面粗糙度不能显著降低，但是当滚压力超过某一数值继续平大时，过度的加工硬化作用会使工件表面产生起斑起皮现象，使表面粗糙度迅速增大,由于主轴总长为4034mm,刚性差,常规加工容易产生振动,影响主轴表面粗糙度。为此，在车削轴承档时，为了使工件在滚压前取得较低的表面粗糙度，在工件放适当余量后利用电动磨具对工件进行抛光至尺寸上限（即粗糙度达到Ra3.2以上），再采用刀量为0.1mm线速度为40m/min进行滚压，解决了导油孔对压刀的冲击，避免损坏压刀，并保证了工件的质量。

三、结论

经测量表明，此主轴所有的形位公差，尺寸公差都达到设计要求与发电机把合找摆度也符合设计要求。

四、结束语

经过几年的生产实践和接触，使我了解了水轮机的构造特别是在一些主轴，发电机轴对加工工艺上有了自己的一些经验和技术水平。

参考文献：

1）«水轮机理论与结构»

浙江机电职业学院

2）«水机设计手册»

哈尔滨大电机研究所编

3）«机械制造月刊»