應(yīng)恒晶

(福建南電電機(jī)有限公司, 南平　353001)

?

鏡板機(jī)械加工

應(yīng)恒晶

(福建南電電機(jī)有限公司, 南平353001)

摘要：分析了鏡板的作用、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，制定出鏡板的機(jī)械加工工藝過(guò)程。提出精車(chē)前必須檢查、調(diào)整立車(chē)的游隙，撿查、調(diào)整橫梁水平度，先轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)到軸瓦油膜穩(wěn)定后才能進(jìn)行精車(chē)；夾具定位面必須在立車(chē)上加工后再安裝鏡板；如果鏡面平面度超差，可用砂帶磨頭進(jìn)行修正；正確設(shè)計(jì)研磨盤(pán)，選擇磨料、研磨壓力和速度等工藝措施。提供了各種加工的切削用量以及平面度檢測(cè)方法，使加工鏡面的平面度、兩面平行度以及粗糙度都得到可靠保證。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)；鏡板；研磨；拋光

0引言

鏡板是水輪發(fā)電機(jī)組推力軸承的關(guān)鍵部件之一，它和推力軸承瓦構(gòu)成摩擦副，當(dāng)軸承運(yùn)行時(shí)，它承受機(jī)組的全部軸向負(fù)荷。油膜厚度只有0.03～0.07 mm，因此對(duì)鏡板的材質(zhì)、加工精度和表面粗糙度都有較高要求。如果鏡面有傷痕、硬點(diǎn)等缺陷，則可能破壞油膜，甚至造成燒瓦事故；鏡面的平面度和粗糙度不足，軸承的承載能力下降，摩擦損耗增加；鏡板上、下兩平面的平行度，對(duì)安裝時(shí)機(jī)組擺度的調(diào)整和運(yùn)行穩(wěn)定性有直接影響。因此，鏡板的加工是水輪發(fā)電機(jī)制造廠的一項(xiàng)核心技術(shù)。

1鏡板的技術(shù)要求

圖1　鏡板

如圖1，鏡板的上平面是通過(guò)螺栓孔和銷孔與推力頭把合的結(jié)合面，下平面是鏡面(摩擦面)，外側(cè)圓柱面上有一對(duì)裝吊柄用的螺孔。鏡板多采用45號(hào)鍛鋼，對(duì)材質(zhì)要求如下：

1) 機(jī)械性能和化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T 699—1999標(biāo)準(zhǔn)。

2) 兩平面的硬度值應(yīng)為180～229 HB，鏡面硬度差值不超過(guò)30 HB。

對(duì)鏡板的機(jī)械加工要求有：

1) 鏡面平面度0.01(凹)；兩面平行度0.04 mm。

2) 鏡面粗糙度Ra0.2；與推力頭結(jié)合面粗糙度Ra0.4。

2鏡板機(jī)械加工工藝分析

由上可知，鏡板是由上、下兩平面，內(nèi)、外圓柱面和內(nèi)螺紋表面組成的結(jié)構(gòu)形狀較簡(jiǎn)單的盤(pán)類零件。但對(duì)其上、下兩平面的技術(shù)要求較高，特別是對(duì)鏡面的硬度差值、平面度和粗糙度要求更高。鏡板的上、下兩平面是主要表面，鏡面的機(jī)械加工是鏡板加工中的主要矛盾。在擬定鏡板機(jī)械加工工藝時(shí)，要緊緊抓住主要矛盾，綜合考慮以下幾點(diǎn)：

1) 由于鏡板是大型零件(直徑在1 800 mm以上)且對(duì)上、下兩平面的精度、粗糙度等要求都很高，一般的平面磨床無(wú)法加工這樣的大型零件。在選擇主要表面加工方法時(shí)，綜合分析了同行業(yè)的加工經(jīng)驗(yàn)，比較了各種超精加工方法所能達(dá)到的效果后，選擇將鏡板放在立式車(chē)床上加工，鏡面的加工方法為：粗車(chē)→半精車(chē)、精車(chē)→砂帶磨削→研磨、拋光；上平面的加工方法為：粗車(chē)→半精車(chē)、精車(chē)→砂帶磨削；

2) 鏡面的精加工放在最后進(jìn)行，這樣既不會(huì)受到其它表面加工或應(yīng)力分布的影響，又能使鏡面精加工后及時(shí)得到油封處理，防止鏡面銹蝕。

3) 鏡板毛坯鍛件加工余量大，切除大量金屬后會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力重新分布而變形，在按排工序時(shí)，應(yīng)將粗車(chē)、精車(chē)分開(kāi)進(jìn)行。

4) 技術(shù)要求鏡板兩平面的硬度為180～229 HB，鏡面硬度差不超過(guò)30 HB。在兩平面粗加工之后，用硬度計(jì)分別檢查兩平面硬度，選擇沒(méi)有缺陷，硬度差值較小的平面作為鏡面。

5) 上平面的內(nèi)螺紋加工一般按排在鏡板上平面粗車(chē)后，精車(chē)前進(jìn)行。但它的加工也不宜放在上平面精車(chē)之后進(jìn)行，以免破壞上平面已有的加工精度。銷孔、裝吊柄用的螺孔可適當(dāng)穿插加工。

鏡板的機(jī)械加工工藝過(guò)程如下：

粗車(chē)→超聲波探傷→檢查兩平面硬度，選鏡面→劃線→鉆攻上平面的螺孔→鉆攻裝吊柄用的螺孔→半精車(chē)、精車(chē)、砂帶磨削上平面→與推力頭把合→與推力同鉆鉸銷孔→與推力頭分離、去毛刺→半精車(chē)、精車(chē)、砂帶磨削、研磨、拋光鏡面→ 檢查→油封處理。

3鏡面的精車(chē)

為保證鏡面的加工精度，作為后續(xù)超精加工的基礎(chǔ)，精車(chē)后的鏡面平面度和兩平面平行度就應(yīng)該達(dá)到技術(shù)要求，并要求精車(chē)粗糙度達(dá)Ra1.6。隨著我國(guó)刀具材料和刀具技術(shù)的發(fā)展以及國(guó)外先進(jìn)刀具的引進(jìn)，精車(chē)鏡面所需刀具的材料、結(jié)構(gòu)參數(shù)和耐用度已不成問(wèn)題了，但是，為達(dá)到精車(chē)鏡面的平面度和粗造度要求，對(duì)立式車(chē)床精度要求很高：工作臺(tái)端面跳動(dòng)應(yīng)≤0.02 mm，橫梁水平度和直線度分別≤0.02 mm/m。精車(chē)前必須檢查、調(diào)整立車(chē)的游隙，可通過(guò)試車(chē)來(lái)調(diào)整橫梁水平度；必須先轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)到軸瓦油膜穩(wěn)定后才能進(jìn)行精車(chē)。

精車(chē)鏡面及后續(xù)加工都是以鏡板與推力頭的結(jié)合面為定位基準(zhǔn)面。為減少安裝誤差，達(dá)到鏡板兩平面平行度要求，夾具安裝在立車(chē)之后，其定位面要進(jìn)行一次精車(chē)和砂帶磨削，其精度和粗糙度應(yīng)不低于鏡板的定位基準(zhǔn)面。然后鏡面朝上將鏡板裝入夾具，均勻擰緊螺栓，檢查定位面間應(yīng)無(wú)間隙。

由于精車(chē)用的立式車(chē)床精度要求較高，不宜用作粗車(chē)。因此，粗車(chē)后鏡板兩平面各留2 mm余量，在精車(chē)工序中，先半精車(chē)一刀，留0.3～0.5 mm余量，選擇合適的刀具，一次走刀完成精車(chē)。采用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具精車(chē)鏡板兩平面一般線速度選100～120 m/min，走刀量在0.2 mm左右；也有采用8 mm寬刃刀，吃刀深度0.3 mm，走刀量2～3 mm/r精車(chē)鏡板兩平面。

4鏡面的砂帶磨削

砂帶磨削是應(yīng)用粘滿尖銳磨粒的砂帶，進(jìn)行多刀多刃切削加工的新型高效磨削工藝。由于砂帶磨削摩擦生熱少，磨粒散熱時(shí)間間隔長(zhǎng)，可有效地減少工件變形，燒傷。且因砂帶磨削與工件是柔性接觸，具有較好的跑合和拋光作用。與車(chē)削配合，砂帶磨削加工精度一般可達(dá)到IT7-IT6，表面粗糙度可達(dá)Ra0.8 um以下。

圖2　砂帶磨削鏡面

砂帶磨削鏡板如圖2，利用自制砂帶磨頭，安裝在立式車(chē)床刀夾上，分精磨和終磨進(jìn)行，砂帶磨料選用WA。

精磨時(shí)，砂帶粒度P400，工件速度υw=20 m/min，磨削深度ap=0.01～0.03 mm，進(jìn)給量fa=2.00mm/s，磨削后粗糙度Ra0.8。

然后檢查鏡面的平面度，如果超差，再用砂帶磨頭按上述切削用量進(jìn)行修正，直至符合設(shè)計(jì)圖要求為止。

終磨時(shí)，用精磨使用的砂帶，空刀來(lái)回走1～2次，fa=1.00 mm/s，磨削后粗糙度可達(dá)Ra0.8以下。

5鏡面的研磨和拋光

鏡面分粗研磨—精研磨—拋光三個(gè)工步進(jìn)行。粗研磨目的是降低粗糙度至≤Ra0.4，同時(shí)還可以減小平面度偏差；精研磨的目的是進(jìn)一步降低鏡面粗糙度達(dá)≤Ra0.2；拋光目的是獲得光亮光滑鏡面。

圖3　研磨鏡面

圖4　研磨盤(pán)工作面

如圖3，先用酒精將精車(chē)后的鏡面洗凈擦干，將研磨劑較均勻涂在鏡面上。然后把直徑大于鏡板環(huán)寬度的研磨盤(pán)置于鏡面上，其工作面靠自重緊貼鏡面。再把與研磨盤(pán)用球面軸承聯(lián)接的軸固定在立車(chē)刀夾上不動(dòng)。當(dāng)立車(chē)帶動(dòng)鏡板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于鏡面內(nèi)外圓線速度差使研磨盤(pán)繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其工作面在鏡面上就形成研磨作用。

拋光鏡面與研磨鏡面類似，但拋光盤(pán)工作面里層包裹細(xì)呢子，外層包裹金絲絨布，浸透混合油后在其外層均勻噴上拋光劑。由金絲絨布附著拋光劑對(duì)鏡面進(jìn)行拋光。

研磨盤(pán)的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和制造精度是保證鏡面精度的重要因素，它一方面把本身工作面的幾何形狀復(fù)映給鏡面，另一方面又是研磨劑的載體。粗研磨盤(pán)用灰鑄鐵制作，要求材料組織結(jié)構(gòu)細(xì)致均勻，有較高的穩(wěn)定性和耐磨性，較好的嵌存磨料的性能，硬度稍軟于鏡面；精研磨盤(pán)主體用普通鋼板制作，工作面澆注25～30 mm厚錫基軸承合金。要求軸承合金材料純凈度高，成分均勻、致密、無(wú)雜質(zhì)。兩種研磨盤(pán)都要求工作面平面度≤0.005 mm，表面粗糙度≤Ra0.2。同時(shí)在工作面上開(kāi)有如圖4的溝槽，以利于將多余的研磨劑刮去，保證研磨盤(pán)與鏡面接觸良好，使鏡面能獲得較高平面精度。

拋光盤(pán)用普通鋼板制作，工作面不開(kāi)有溝槽。

磨料在研磨中起切削作用，研磨加工的效率、精度和表面粗糙度都與磨料有密切的關(guān)系。根據(jù)鏡板的材料、硬度，選擇白剛玉WA研磨微粉作磨料。微粉粒度為：粗研磨:w28，精研磨:w10。

研磨劑調(diào)配方法是將煤油、20號(hào)機(jī)油按1∶1的比例混合過(guò)濾后，再按1∶1的比例將混合油和研磨微粉合成稠狀，調(diào)勻。

船舶污染物接收處置能力的軟件能力，主要表現(xiàn)為運(yùn)用已有資源的方式、方法和程序等。按照方式、方法和程序的客觀表現(xiàn)形式，船舶污染物接收處置能力的軟件能力可以分為對(duì)體制、機(jī)制和法制的制定并執(zhí)行的能力。船舶污染物接收處置能力組成如圖1所示。

拋光劑選用7 μm的金剛石噴霧研磨劑。

正確選擇研磨壓力和速度可明顯提高研磨效果。粗研磨：壓力，0.15～0.20 MPa；鏡板線速度，40 m/min；精研磨：壓力，0.10～0.16 MPa；板線速度，20 m/min；拋光：壓力，0.04 MPa；鏡板線速度，60 m/min。研磨和拋光的壓力都來(lái)自研磨盤(pán)或拋光盤(pán)的自重。

研磨時(shí)，每隔10～15 min在鏡面上加一次新的研磨劑，每研磨40～60 min需停車(chē)檢查鏡面粗糙度，粗研磨要求粗糙度達(dá)Ra0.4為止；精研磨要求粗糙度值≤Ra0.2。

拋光時(shí)，每隔5～10 min在鏡面上加一次新的混合油，然后在混合油上較均勻噴一層金剛石噴霧研磨劑。一般拋光30～50 min即可。

6鏡面平面度檢查

鏡面經(jīng)砂帶磨削后可在立式車(chē)床上用WL11型數(shù)字水平儀(Ⅱ檔分辨力0.001 mm/m)檢測(cè)平面度。測(cè)量時(shí)，把帶橋板的水平儀置于鏡面上，按照一定的布線逐漸測(cè)量。通過(guò)對(duì)一些有代表性截面直線度誤差的測(cè)量，根據(jù)這些截面的相互關(guān)系，按評(píng)定原則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求得鏡面的平面度誤差。

不具備測(cè)量?jī)x器的廠家可用檢定合格的0級(jí)平尺借助塞尺的方法進(jìn)行檢查、判定。由于精車(chē)后鏡面的平面度與車(chē)床工作臺(tái)跳動(dòng)和橫梁的直線度有關(guān)系，因此，用平尺檢查時(shí)必須兼顧圓周方向和直徑方向。

7結(jié)語(yǔ)

1) 鏡板的兩平面是主要表面，鏡面的機(jī)械加工是鏡板加工中的主要矛盾。在擬定機(jī)械加工工藝時(shí)，要緊緊抓住主要矛盾，其它問(wèn)題就迎刃而解了。

2) 精車(chē)是鏡面后續(xù)超精加工的基礎(chǔ)，要求精車(chē)后的鏡面的平面度0.01(凹)，兩平面平行度0.04 mm，粗糙度達(dá)Ra1.6；砂帶磨削目的在于降低鏡面粗糙度達(dá)≤Ra0.8；最后，通過(guò)對(duì)鏡面進(jìn)行粗研磨—精研磨—拋光，穩(wěn)定、可靠地獲得符合技術(shù)要求、合格的鏡面。

應(yīng)恒晶，男，1980年生，1999年畢業(yè)于福建高級(jí)工業(yè)專門(mén)學(xué)校機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè), 工程師, 從事工藝、工裝設(shè)計(jì)工作。

·信息點(diǎn)滴·

印度可再生能源市場(chǎng)吸引力名列全球第五

印度政府在可再生能源方面制定的積極政策和其規(guī)劃的雄心勃勃的發(fā)展目標(biāo)使其成為全球最具吸引力的可再生能源市場(chǎng)之一，其吸引力排名將至少在兩年內(nèi)維持在全球前5名。

近日，安永會(huì)計(jì)師事務(wù)所(Ernst&Young)發(fā)布的最新版《可再生能源市場(chǎng)吸引力指數(shù)》報(bào)告使大家將目光聚焦在了印度，因?yàn)橛《日坏蟠笤黾恿似淇稍偕茉囱b機(jī)規(guī)劃容量，同時(shí)發(fā)布了明確的政策進(jìn)行支持。該報(bào)告顯示，目前印度可再生能源市場(chǎng)吸引力排名全球第五?？焖贋g覽一下季度可再生能源市場(chǎng)吸引力指數(shù)報(bào)告我們可以發(fā)現(xiàn)，全球第五是印度自2013年5月份以來(lái)的最好排名。這次排名可以看作是印度在太陽(yáng)能領(lǐng)域的最好表現(xiàn)。印度政府已經(jīng)宣布將把原訂2022年太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)總量達(dá)到22 GW的目標(biāo)增加至100 GW，同時(shí)這個(gè)目標(biāo)已經(jīng)被納入印度政府首次全年財(cái)務(wù)預(yù)算。

印度財(cái)政部長(zhǎng)在最近的年度預(yù)算目標(biāo)提議中概述了印度中期可再生能源發(fā)展規(guī)劃所增加的裝機(jī)量。目前印度制定的最新可再生能源發(fā)電裝機(jī)目標(biāo)是到2022年達(dá)到175 GW，其中100 GW為太陽(yáng)能，60 GW為風(fēng)電，10 GW為小型水電，剩余5 GW為生物質(zhì)能。印度政府目前已經(jīng)在計(jì)劃針對(duì)100 MW太陽(yáng)能發(fā)電容量競(jìng)拍一系列相關(guān)項(xiàng)目。同時(shí)印度也制定了專門(mén)的計(jì)劃來(lái)推動(dòng)國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能發(fā)電裝備的制造，此舉受到了全球太陽(yáng)能企業(yè)的歡迎，比如SunEdison公司宣布投資40億美元建設(shè)一個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電模塊制造廠。

此外，印度一些州政府也制定了雄心勃勃的可再生能源目標(biāo)，同時(shí)也在計(jì)劃競(jìng)拍一些與太陽(yáng)能發(fā)電有關(guān)的項(xiàng)目。報(bào)告指出，印度自2009年到2011年間在可再生能源領(lǐng)域的外資引進(jìn)額顯著增加。這些外資投資項(xiàng)目得以建設(shè)的主要原因是受到印度政府之前在古吉拉特邦宣布的太陽(yáng)能支持政策的影響。另外，印度風(fēng)電行業(yè)當(dāng)時(shí)也因?yàn)榇罅客赓Y涌入而實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展，在那段時(shí)期裝機(jī)量有很大的提高。政府和政策的變化吸引了全球眾多領(lǐng)先的可再生能源公司涌向印度，包括SkyPower、FirstSolar、SunEdison和Gamesa在內(nèi)的多家企業(yè)都宣布了在印度開(kāi)發(fā)可再生能源項(xiàng)目的計(jì)劃。

20150302

作者簡(jiǎn)介：