從容應(yīng)對嚴(yán)酷挑戰(zhàn)——以完整解決方案和專業(yè)經(jīng)驗(yàn)助力長江動(dòng)力提升工藝水平

山高刀具供稿

長動(dòng)集團(tuán)朱愛明（左）和山高刀具董志飛

盡管中國的汽輪機(jī)發(fā)展起步比較晚，但近年來整個(gè)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步飛快，行業(yè)競爭格局也發(fā)生了深刻的變化：汽輪機(jī)產(chǎn)品發(fā)展趨向大功率、高效率、大容量及智能與環(huán)保。隨之，同樣也促使著汽輪機(jī)配件產(chǎn)品向精密、高效和節(jié)能方向發(fā)展。

中國長江動(dòng)力公司（集團(tuán)）是一家擁有多年發(fā)展歷史的傳統(tǒng)電力設(shè)備制造廠商，其所面臨的考驗(yàn)格外嚴(yán)峻。確立核心競爭力，保持企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展和經(jīng)濟(jì)利益有效提高，使企業(yè)發(fā)展適應(yīng)國家電力行業(yè)發(fā)展需求，是新時(shí)期長動(dòng)集團(tuán)面對挑戰(zhàn)的新命題。

“集團(tuán)在創(chuàng)造和完善以新技術(shù)為核心競爭力的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體系的同時(shí)，不斷提升汽輪機(jī)制造的工藝水平，向加工要效益，令企業(yè)核心競爭力得到了極大的提升。” 長動(dòng)集團(tuán)總工藝師馮善清曾這樣表示。

作為汽輪機(jī)的核心零部件，葉片的結(jié)構(gòu)尤其復(fù)雜（見圖1），多為扭轉(zhuǎn)自由曲面（從葉根到葉冠的型線不規(guī)則），而且其加工工作量很大，幾乎占到了汽輪機(jī)總加工量的1/3（見圖2），因此，葉片加工質(zhì)量的好壞直接影響著汽輪機(jī)的工作效率及其可靠性。而葉片的質(zhì)量和壽命與加工方式有著極其密切的關(guān)系，換句話說，葉片的加工方式對汽輪機(jī)的工作質(zhì)量和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性具有決定性的影響。

圖 1

圖 2

五軸聯(lián)動(dòng)加工中心是目前最為先進(jìn)的葉片加工設(shè)備。長動(dòng)集團(tuán)的朱愛明在汽輪機(jī)制造領(lǐng)域的工作經(jīng)驗(yàn)長達(dá)10年之久，在使用了五軸聯(lián)動(dòng)加工中心后頗為感慨地說：“五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的應(yīng)用大幅縮減了葉片的加工工序。我們過去采用傳統(tǒng)設(shè)備加工葉片時(shí)至少需要30道工序。而如今，使用五軸聯(lián)動(dòng)加工中心只需一次裝夾即可完成葉片的所有加工程序，消除了多次裝夾引入的重復(fù)誤差，加工時(shí)間也縮短到過去的1/4。”

葉片的加工內(nèi)容主要是基準(zhǔn)面的加工、汽道型面的加工、葉根的加工以及葉冠加工。長動(dòng)集團(tuán)選用的加工毛坯主要有兩種，即方料毛坯和鍛料毛坯。葉片的材質(zhì)為不銹鋼，屬難加工材料。在葉片的加工中，毛坯開粗占了很大的比例，特別是方料毛坯的加工，開粗余量達(dá)到60%以上。好消息是，五軸聯(lián)動(dòng)加工中心具有出色的高速加工性能，還具備有很強(qiáng)的開粗加工能力，工件毛坯可以從方鋼開始，直至加工到拋光程度。可令人頭疼的問題是，由于切削加工時(shí)切削力大，切削變形大，切削產(chǎn)生的熱量高，因此刀片磨損十分嚴(yán)重。從毛坯加工到成品，通常需要幾十把刀具參與才能完成。

葉身型面加工質(zhì)量的高低直接影響著汽輪機(jī)的工作性能，其加工以高速切削為主，粗加工操作可切去大約60%～70%的毛坯原料，因此對配刀的要求很高。該操作使刀具承受重負(fù)荷，加工過程中需預(yù)知刀具的使用壽命，并通過及時(shí)換刀來保持葉身的加工質(zhì)量。

圖 3

葉根的加工精度決定著葉片的裝配質(zhì)量（見圖3），并直接影響著汽輪機(jī)的安全運(yùn)行和效率，對其尺寸精度、表面粗糙度的要求都很高，給加工帶來了一定的難度。為保證葉根的公差必須提高基準(zhǔn)面的精度。

“在葉片的開粗過程中，刀具需要承受極大的重負(fù)荷，必須具有很好的壽命及使用經(jīng)濟(jì)性。為此，我們選用了山高刀具的MS2500可轉(zhuǎn)位刀片。在實(shí)際生產(chǎn)中，我們在五軸聯(lián)動(dòng)加工中心上用一把裝有5個(gè)刀片的銑刀盤進(jìn)行開粗加工，在干式切削條件下，每個(gè)刀片至少可以轉(zhuǎn)位4次，切深小時(shí)甚至能轉(zhuǎn)位6～8次。”據(jù)朱愛明介紹，山高刀具M(jìn)S2500可轉(zhuǎn)位刀片僅在一輪刀具試切中便脫穎而出。“企業(yè)的紅利在刀刃上，通過這一款刀具所帶來的變化，便讓我們對這句被國外制造企業(yè)廣泛流傳的說法有了更加深刻的體會(huì)。”

MS2500刀片是一款仿形銑刀，抗沖擊力強(qiáng)，刀盤的容屑槽空間大，出屑方便，尤其適用于不銹鋼等難加工材料的粗加工。“圓刀片設(shè)計(jì)具有一種創(chuàng)新的可變微觀幾何角度，可以應(yīng)對多軸葉片加工應(yīng)用中不斷變化的材料余量。能有效提高汽輪機(jī)葉片的加工效率，減少振動(dòng)并改進(jìn)了排屑控制。”山高刀具董志飛介紹說，“刀片座設(shè)計(jì)有刀片抗轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，這項(xiàng)系統(tǒng)已獲得了專利，通過4個(gè)小平面確保刀片在加工過程中不會(huì)旋轉(zhuǎn)，提高了加工穩(wěn)定性，確保了加工過程的安全。汽輪機(jī)葉片銑削加工往往需要較高的刀具懸伸量，因此這樣的刀片座設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。”在葉片加工領(lǐng)域，山高刀具擁有極其豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在一些容易被忽略卻有可能影響最終結(jié)果的細(xì)節(jié)層面，它的考慮更加周到，例如，該刀片座還考慮了密封設(shè)計(jì)，可避免加工過程中的切屑或污垢進(jìn)入，通過保持高精度來提供高質(zhì)量的加工。

2013年，長動(dòng)集團(tuán)整體搬遷改造建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施完成。機(jī)加工車間投資2億元對設(shè)備進(jìn)行了升級換代，數(shù)控機(jī)床由原來的18臺(tái)增加到了34臺(tái)，新設(shè)備全部為四軸和五軸數(shù)控加工中心，機(jī)加水平邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。

“從產(chǎn)品專家、刀具系統(tǒng)供應(yīng)商到如今的機(jī)加工整體解決方案供應(yīng)商，山高刀具始終以客戶的需求為導(dǎo)向，來為客戶實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的加工。針對汽輪機(jī)的方鋼葉片、鍛造葉片、高溫合金葉片、轉(zhuǎn)子槽和渦輪等部件的加工，山高刀具擁有成熟的刀具解決方案和過硬的按需定制的服務(wù)能力。” 在此次長動(dòng)集團(tuán)技改項(xiàng)目中，山高中標(biāo)的刀具品種多達(dá)上百種，種類遍及銑刀、三面韌銑刀、鏜刀、鉸刀、車刀和減振鏜刀等多個(gè)規(guī)格和型號。

高質(zhì)量的精密工程需要一流的刀具。 就山高刀具而言，了解發(fā)電行業(yè)的各種特殊挑戰(zhàn)，擁有完整的銑削解決方案，多年積累的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驇椭脩艚档图庸r(shí)間和提高生產(chǎn)率，從而在這個(gè)競爭激烈的細(xì)分市場中保持領(lǐng)先優(yōu)勢。“與山高刀具的合作，不僅讓我們的新機(jī)床得以順利投入生產(chǎn)，同時(shí)，其在汽輪機(jī)制造領(lǐng)域擁有的豐富經(jīng)驗(yàn)也讓我們受益匪淺。”朱愛明總結(jié)說道。