1 引言
 
      哈爾濱汽輪機有限責（zé）任公司生（shēng）產的百萬千瓦汽輪機組是專（zhuān）為三峽大壩設計（jì）生產的水輪機組。目前（qián）哈汽（qì）公司（sī）生產的型（xíng）號為CLN600-24.2/566/566型超（chāo）臨界參數（shù）、一次中間再熱、單（dān）軸、三缸、四排汽反動（dòng）式（shì）汽輪機。高中壓部分采三菱（líng）公司的技術,低壓缸采用哈汽廠自主開發的新一代亞臨界600MW汽（qì）輪機技術。其中該機組的（de）外殼體作（zuò）為特（tè）重、特大型件,加工工藝複雜,原始加工工藝受到現實條件製約,效率很低,嚴重影（yǐng）響（xiǎng）了汽輪機組的生產。本文通過對機組殼體螺栓孔的加工工藝進行分析,提出優化方案,探討一條高效、省時、低成本的加工方法,對今後類似零件加工提供有益借鑒。
 
      機組殼體螺栓孔（kǒng）尺寸如圖1所示,殼體材料為16Mn,該螺（luó）栓孔無精度、表麵粗糙度（dù）要求,此類螺栓孔（kǒng）上下殼體各有48個,共96個孔（kǒng）需要加工。

      2 螺栓（shuān）孔（kǒng）原加工工藝及問題
 
      螺柱孔原加工工藝為:
 
      （1）劃:劃線找正（zhèng）;
 
      （2）鑽:滑座鑽床點鑽加工（gōng）,采用高速鋼鑽頭,鑽頭直徑40mm,向下鑽10mm左右導削加工,主軸轉速約15m/min,加工深度（dù）根據鐵（tiě）屑情況定,冷卻采用瓶裝切削液,澆切（qiē）削液,排屑采用鐵屑導出方式。
 
      （3）擴:高速鋼擴刀（dāo）,單邊量加工（gōng）4-8mm,需四次擴孔,尺寸達80mm左（zuǒ）右為止。
 
      （4）鏜:落地鏜床（chuáng）加工,鏜刀直徑80mm,一般（bān）鏜3- 4次,單（dān）邊加工量是6-8mm,達到最終尺寸。
 
      （5）檢驗。
 
      受到加工設備的製約,工（gōng）序煩瑣,加工效率分非常低,嚴重拖累了殼體加工進度,主要原（yuán）因（yīn）為:加工設備（bèi）剛性不（bú）足,加工進給量低；設（shè）備的冷卻係統（tǒng）落後,導（dǎo）致切（qiē）削速度低；冷卻係統（tǒng）效果差,刀具磨損嚴重,刃磨間隔短。
 
      3 螺栓孔加工工藝優化及分析對比
 
      3.1采用模塊化HTS機夾式鑽頭
 
      此工藝的最大特點是采用了當（dāng）今世界深孔加工最（zuì）先進的（de）刀（dāo）具)模塊化HTS機夾式鑽頭(見圖2)。該刀具（jù）是由美國肯納飛碩公司專門針對深孔加（jiā）工研發的,刀具采用中間定位（wèi）鑽加內外刀（dāo）夾的設（shè）計方式,將孔加工的鑽、擴功能合一,簡化加工階段、提高（gāo）了加工效率。定位鑽首先在工件表麵鑽孔,並（bìng）起到定位導引作用,導引兩（liǎng）側的內外（wài）刀夾（jiá）上的刀片進行擴孔加工,由（yóu）於具有如下特點,在深（shēn）孔加工方麵具有得天獨厚的（de）優勢（shì）,也為本工藝改進提供了可（kě）能。

  
      (1)模塊化設計主要有:鑽頭的刀夾可以調節,進行尺寸範圍控製(見圖4)。通過調節外（wài）刀夾改變鑽頭直徑,外刀夾與鑽頭連接,可以縮短鑽（zuàn）削直徑更大（dà）或更小的孔;通用型和精（jīng）加工刀夾可以用作（zuò）最小加工的標配;加長部分是提高切深能力的標配。刀具最（zuì）大可以加工15倍徑或以上的深孔;標配（pèi）內冷功能,用以幫助排屑（xiè）和延長使用壽（shòu）命;可用於（yú）靜（jìng）止或旋轉加（jiā）工,具有（yǒu）多功能性。
 
      (2)可輕鬆更換（huàn）刀片:堅固的刀（dāo）座設計,隻需一把（bǎ）簡（jiǎn）單的扳手拆卸刀片（piàn）(見圖3),可輕鬆更（gèng）換刀片;有多種材質和槽型可供選擇,適應不同國內工作場合。
 
      通過（guò）大量加工實驗(見圖5-圖7)發現,采用模塊化HTS機（jī）夾式鑽（zuàn）頭（tóu）加工（gōng）,不論是切削功率（lǜ）、進（jìn）給力,還是輸出最（zuì）大扭矩都相較改進前有極大提高,能很好的滿足加工需求。

  
      3.2冷卻係統改造
 
      改造龍門銑床冷卻係統(見圖8),在機床下麵挖坑（kēng）放（fàng）置冷卻（què）液（yè）回（huí）收罐係（xì）統,加裝（zhuāng）消防泵為冷卻液（yè）提供壓力。在與主軸連（lián）接的時候采用內冷轉外冷刀柄與法蘭配合使（shǐ）用來完成對設備（bèi）改造,圖9為鑽頭（tóu）直徑與冷卻液壓力變化關（guān）係圖（tú）。一般推薦的冷卻液為（wéi）乳液(6%-8%配比),保證冷卻液壓力不小於Pmin=6-8bar,冷卻液（yè）流量Vmin=20L/min以上,以便有足夠的壓力將（jiāng）鐵（tiě）屑帶出來。龍門銑床（chuáng）冷卻係統經（jīng）過改造（zào）後,改進了刀具的冷卻性能（néng）和排屑能力,很好的改善了刀具（jù）加（jiā）工性能。

      全（quán）新（xīn）設計工（gōng）藝（yì）,采用（yòng）模塊化HTS機（jī）夾式鑽頭,在龍門銑床和（hé）落地鏜（táng）床完成加工,其加工（gōng）工藝（yì）為:

      劃:劃（huá）線找正。

      鑽:龍門銑（xǐ）床,主軸（zhóu）轉速70m/min,模塊化HTS機夾式（shì）鑽頭,鑽頭直徑125mm,一次成型;冷（lěng）卻方式采用（yòng）內（nèi）冷（lěng）方式,排屑（xiè）采用隨冷卻（què）液衝排導出方式。
 
      鏜:直接達到工藝要求尺寸。
 
      經實際加工驗證,工藝優化後汽輪機殼體（tǐ）的加工效率大大提高,其工藝的優勢（shì）主要體（tǐ）現（xiàn）在如下幾個方麵:
 
      1加工時間大大縮短,效率顯著（zhe）提高。原工藝高速鋼鑽頭切削速度（dù）慢、進給量小,一個序的工步多達（dá）4、5個,一個殼體全部96個孔加工完畢需要45天左右。采用模塊（kuài）化鑽頭後工序減少,切削速度提高,切（qiē）削（xuē）量增（zēng）大。經測（cè）算一個孔的加工時（shí）間大約隻需8min,全部96個孔加工完成在16h左右,生產效率提高十幾倍。
 
      原工藝起切尺寸小,單邊餘量大,導致工步增加,一個序的（de）工步多達4、5個。改優化後的工藝,工藝起切（qiē）尺寸為（wéi）<125mm,切削量少,可以實現一次鑽、鏜加工成形。
 
      2刀具無需刃磨。高速鋼鑽頭每（měi）加工4個孔就需要修磨一次,修磨時間在3-5min,需專人進行維修,使用效率低。模塊化HTS機夾式鑽頭使用刀片為硬質合金塗層刀片,一（yī）組4片（piàn）,每個刃口可加工5個孔,換一次刃口。中心（xīn）鑽采用（yòng）塗層硬質合金鑽,一般加工15孔後換一個中心（xīn）鑽,操作簡單、刀（dāo）具剛性好,孔徑一致,換刀快速（sù）,使產能得到（dào）極大提高。孔徑精（jīng）度（dù）高和粗糙度高,粗糙（cāo）度能控製在Ra6.3以內,粗糙度和孔徑質量是其他（tā）刀具（jù）無（wú）法比的。
 
      3刀具庫存少（shǎo）,管理方便。螺栓孔（kǒng）加工為典（diǎn）型的9倍徑的深孔加工,采用上（shàng）麵加工工藝,每次（cì）擴、鏜都需要準備大量刀具（jù）所使（shǐ）用的刀具種類多、數（shù）量大,需要（yào）準備大量刀具,機組殼體加（jiā）工完畢所用刀具需要幾百把（bǎ）,直接（jiē）造成刀具的刃（rèn）磨和管理繁雜,庫存量大,資（zī）金使用效率低。
 
      4 結語
 
      深孔加工處理是此工藝（yì）的關鍵,通過選用模塊化鑽頭（tóu）、改造設備冷卻係（xì）統,優化螺栓孔的加工工（gōng）藝,極大地降低加工時間,提高了生產效率,取得了非常可觀的經濟效益,為今後製造類似產品作出了（le）有益嚐試。