Podczas opracowywania tarcz turbin turbin gazowych otwory na drążki kierownicze są kluczową cechą łączenia sąsiadujących wirników, a dokładność ich położenia wpływa bezpośrednio na jakość montażu wirnika turbiny gazowej. Badana jest technologia obróbki otworów na drążki kierownicze w tarczach kół turbiny gazowej, a dzięki bardzo precyzyjnemu pozycjonowaniu i trudnej obróbce wytaczania oczekuje się, że dostarczy odniesienia technicznego do obróbki otworów na drążki kierownicze w tarczach kół turbiny gazowej.
#01
Jako główny element turbiny gazowej, wirnik turbiny ma złożoną konstrukcję i wymaga dużej dokładności przetwarzania. Kluczem jest rozwój procesów i wytwarzanie gotowych produktów. Wśród nich otwór na drążek kierowniczy służy jako konstrukcja łącząca pomiędzy sąsiednimi wirnikami, a jego znaczenie jest oczywiste [1-3).
Jak pokazano na rysunku 1, wirnik turbiny jest połączony za pomocą międzystopniowego zazębienia zębów na końcu łuku i jest montowany w wirniku poprzez wprowadzenie drążków kierowniczych przez 12 rozmieszczonych obwodowo otworów na drążki kierownicze na powierzchni tarczy. Ponieważ zęby końca łuku pełnią funkcję samocentrującą, położenia otworu na drążek kierowniczy nie można regulować po zazębieniu sąsiednich dwustopniowych wirników. Dlatego też w stosunku do położenia otworu na drążek kierowniczy stawiane są niezwykle wysokie wymagania.
zdjęcie
Rysunek 1 Schemat połączeń układu wałów turbiny
Średnica otworu na drążek kierowniczy wynosi 42 mm i jest zwykle przetwarzana przez wiercenie i wytaczanie. Jego maksymalne wydłużenie przekracza 5-krotność średnicy, a wartość chropowatości powierzchni wymaga Ra=1.6μm, co stanowi duże wyzwanie dla procesu wytaczania.
Ze względu na wyżej wymienione wymagania dotyczące dużej trudności obróbki, koncentrujemy się głównie na dwóch aspektach: precyzyjnym pozycjonowaniu i wytaczaniu o dużej trudności.
2.1 Technologia obróbki położenia otworu na drążek kierowniczy
Wymagania dotyczące rysunku otworów na drążki kierownicze to: φ42,58 mm, położenie φ0,12 mm i walcowość 0.012 mm. Aby zapewnić płynny montaż, wymagania procesowe zwiększono do: φ42,58mm, pozycjonowania φ0,05mm i walcowości 0,012mm. Dlatego wymagana jest weryfikacja testu procesu. Test ten symuluje obróbkę otworów na ściągi wirnika, a strukturę próbki pokazano na rysunku 2. Wykorzystuje się wytaczarkę i frezarkę, metodą mocowania jest kątowa płyta mocująca z żelaza, a próbkę mocuje się pionowo.
zdjęcie
Rysunek 2: Próbka otworu na drążek kierowniczy
(1) Tradycyjna metoda obróbki otworów z rozłożonymi osiowo polega na „obróceniu środka” czujnika zegarowego z dźwignią, znalezieniu pozycji na godzinie 4 po lewej i prawej stronie nieba i ziemi, określeniu środka okręgu, użyciu wiertło T do wiercenia dolnego otworu zgodnie z kołem podziałowym φ420 mm i precyzyjne wytaczanie otworu na drążek kierowniczy.
1) Wyniki detekcji trzech współrzędnych. Maksymalna wartość położenia wynosi 0.0756 mm, a okrągłość zewnętrznego koła D600 mm wynosi 0,0056 mm (patrz tabela 1).
Tabela 1: Pierwszy obraz danych detekcyjnych z trzema współrzędnymi
2) Sortowanie danych. Jak pokazano na rysunku 3, położenie otworu jest całkowicie przesunięte w dodatnim kierunku Y.
zdjęcie
Rysunek 3: Diagram danych detekcji z trzema współrzędnymi
3) Analiza danych. Biorąc za przykład pozycję I na rysunku 3, odchylenie w kierunku X jest małe, a przesunięcie wynosi około 0.01 mm; odchylenie w kierunku Y jest duże, a przesunięcie wynosi około 0,035 mm. Kierunek Y jest głównym czynnikiem wpływającym na odchylenie położenia. Jeśli wykluczone zostanie przesunięcie w kierunku Y wynoszące 0,03 mm, sytuacja pozycjonowania ulegnie znacznej poprawie, a ogólny kontur mierzonych punktów będzie lepszy, co pokazuje, że powtarzalna dokładność pozycjonowania samej obrabiarki jest lepsza. Dane kąta po konwersji danych detekcji trzech współrzędnych przedstawiono w tabeli 2. Można wyraźnie stwierdzić, że główne przesunięcie występuje w kierunku Y.
Tabela 2: Pierwsze dane konwersji detekcji trzech współrzędnych [Jednostka: (stopień)] Zdjęcie
4) Analiza możliwej przyczyny. Metoda wyrównywania w kierunku X polega na tym, że czujnik zegarowy z dźwignią dotyka dwóch punktów na zewnętrznym okręgu próbki w kierunku lewym i prawym w celu określenia kierunku poziomego; metoda ustawiania w kierunku Y polega na tym, że czujnik zegarowy z dźwignią dotyka dwóch punktów na zewnętrznym okręgu próbki w kierunku w górę i w dół, aby określić kierunek pionowy. kierunku, aby określić środkową pozycję próbki. W tym przypadku, gdy czujnik zegarowy kierunku Y dotyka dwóch punktów górnego i dolnego okręgu zewnętrznego, ze względu na ciężar rysika czujnika zegarowego może opóźniać się lub cofać, powodując odchylenie między pozycją rzeczywistą a pozycją wyświetlaną. Po zakończeniu obróbki otworu może być to główny czynnik powodujący odchylenie kierunku Y. Ponadto dokładność czujnika zegarowego wynosi 0,01 mm, a jego błąd będzie miał również wpływ na odchylenie kierunku Y, które jest drugorzędnym czynnikiem wpływającym o niewielkim wpływie. Kierunek X jest w kierunku poziomym i nie ma względnego odchylenia położenia spowodowanego grawitacją. Czynnikiem wpływającym jest błąd dokładności samego czujnika zegarowego, który ma mniejszy wpływ i lepszą wydajność.
(2) Metoda ulepszenia: Użyj wyżej wymienionego czujnika zegarowego z dźwignią, aby „obrócić środek”, aby znaleźć środek i początkowo wywiercić dwa otwory w symetrycznych pozycjach. Czujnik zegarowy mierzy rozmiar od zewnętrznego punktu okręgu w każdym kierunku do najdalszego końca otworu w wyniku ruchu obrabiarki, a następnie odejmuje dwa zestawy danych odpowiednio w kierunkach X i Y, aby uzyskać wartości odchylenia w kierunkach X i Y, i jest to kompensowane, a 12 otworów jest ostatecznie precyzyjnie wytaczanych.
Jak pokazano na rysunku 4, kompensacja kierunku X wynosi. Dane zmierzone tą metodą są wartościami względnymi, które mogą wyeliminować wpływ grawitacji na cofanie czujnika zegarowego. Jednocześnie, ponieważ pomiar odbywa się za pomocą tego samego czujnika zegarowego, można wyeliminować również wpływ błędu dokładności narzędzia pomiarowego. Po wytaczaniu wykańczającym sprawdź ponownie dane pozycji, używając trzech współrzędnych. W oparciu o powyższą metodę przeprowadzono drugi test przetwarzania pozycyjnego. Stan przetwarzania pokazano na rysunku 5.
zdjęcie
Rysunek 4: Schemat kompensacji współrzędnych
zdjęcie
a) Stan 1 b) Stan 2
Rysunek 5 Stan przetwarzania
1) Wyniki detekcji trzech współrzędnych. Maksymalny stopień położenia wynosi 0.0501 mm (patrz tabela 3).
Tabela 3: Drugi obraz danych detekcji z trzema współrzędnymi
2) Sortowanie danych. Dane konwersji drugiej detekcji trzech współrzędnych przedstawiono w tabeli 4.
Tabela 4: Dane konwersji drugiej detekcji trzech współrzędnych [Jednostka: (stopień)] Zdjęcie
3) Analiza danych. Głównymi kierunkami przesunięcia otworu są ujemny kierunek X i dodatni kierunek Y, a okrąg podziałowy ma dobrą okrągłość. W oparciu o tę metodę przetwarzania stopień pozycjonowania został w pewnym stopniu poprawiony.
(3) Druga metoda doskonalenia W oparciu o powyższą metodę przeprowadzono trzeci test przetwarzania pozycyjnego i zmieniono metodę podawania na karmienie stołowe.
1) Wyniki detekcji trzech współrzędnych. Maksymalna wartość położenia wynosi 0.0269 mm, a okrągłość podziałki 12 otworów wynosi 0,0106 mm (patrz tabela 5).
Tabela 5: Trzeci obraz danych detekcji z trzema współrzędnymi
2) Sortowanie danych. Dane konwersji trzeciego wykrywania trzech współrzędnych przedstawiono w tabeli 6.
Tabela 6: Trzecie dane konwersji detekcji trzech współrzędnych [Jednostka: (stopień)] Zdjęcie
3) Analiza danych. Okrągłość otworu jest lepsza. Ta metoda obróbki znacznie poprawia położenie otworu na drążek kierowniczy.
2.2 Badania nad trudną obróbką otworów
Materiał wirnika czwartego stopnia turbiny to 21501-5 (gatunek fabryczny), który ma wysoką zawartość Cr i Ni, słabą wydajność skrawania materiału, a stosunek długości do średnicy otworu na drążek kierowniczy przekracza 5 razy średnicy, co utrudnia nudną obróbkę.
Test ten opiera się na bloku testowym wirnika z jednorodnego materiału, a jako wyposażenie wykorzystuje się tę samą wytaczarko-frezarkę.
1) Modułowa listwa narzędziowa do wytaczania Walter. W przypadku stosowania konwencjonalnych narzędzi wytaczarskich do obróbki otworów o dużym współczynniku kształtu, wzory wibracji powierzchni są oczywiste, a obróbka nie jest idealna. Parametry skrawania przedstawiono w tabeli 7.
Tabela 7 Parametry cięcia 1
zdjęcie
2) Wybierz listwę narzędziową z tłumieniem drgań. Parametry skrawania przedstawiono w tabeli 8. Płytki Kyocera szybko zużywają się podczas użytkowania, dlatego do obróbki tak głębokich otworów stosujemy kombinację listwy wytaczarskie z tłumieniem drgań + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (lub Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125). Porównanie jakości przetwarzania dobra. Porównanie jakości powierzchni przedstawiono na rysunkach 6 i 7.
Tabela 8 Parametry cięcia 2
zdjęcie
zdjęcie
Rysunek 6: Zła jakość powierzchni
zdjęcie
Rysunek 7: Lepsza jakość powierzchni
#03
zdjęcie
Zastosowanie technologii precyzyjnej obróbki otworów na drążki kierownicze na wirniku turbiny
zdjęcie
3.1 Plan mocowania
Wirnik wykorzystuje metodę kątowej żelaznej płyty montażowej i jest mocowany pionowo. Przed mocowaniem należy upewnić się, że pionowa powierzchnia kątownika jest prostopadła do osi Z obrabiarki. Oblicz i określ położenie bloku podkładki na podstawie wysokości bloku w kształcie litery V i całkowitych wymiarów wirnika. Wszystkie pozycje stykające się z przedmiotem obrabianym są chronione miedzią (patrz rysunek 8).
zdjęcie
Rysunek 8 Sposób mocowania wirnika turbiny
Po zaciśnięciu wyrównać położenie płytki dociskowej wirnika w 4 punktach po lewej i prawej stronie powierzchni czołowej, z błędem mniejszym lub równym 0,01 mm.
3.2 Droga przetwarzania
Droga obróbki otworu na drążek kierowniczy wirnika turbiny polega na wierceniu dolnego otworu → wytaczaniu zgrubnym → wytaczaniu dokładnym. Po pierwsze, w celu zakończenia obróbki i półwykończenia otworów na drążki kierownicze stosuje się tradycyjne metody wyrównywania. Po drugie, użyj czujnika zegarowego oraz osi X i Y obrabiarki, aby zmierzyć dane dotyczące długości odpowiednio A, B, C i D (patrz rysunek 9). Za pomocą mikrometru o średnicy wewnętrznej zmierz dwie średnice otworów D1 (φ42,3 mm) i D2 (φ42,3 mm). 4mm).
zdjęcie
Rysunek 9 Dane dotyczące kompensacji współrzędnych
Przesunięcie osi X wynosi [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2, a przesunięcie osi Y wynosi [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.
Dane na rysunku 9 to dane zmierzone podczas faktycznego przetwarzania. /2= 0.025 (mm), czyli położenie zerowe osi X obrabiarki jest regulowane o 0.025 mm w kierunku dodatnim. Oś Y: 321,25 ‒ (42,4/2)=300,05 (mm), 321,33 ‒ (42,3/2)=300,18 (mm), przesunięcie osi Y (300,18 ‒ 300,05) / {{ 24}}.065 (mm), czyli obrabiarka Y. Położenie zerowe osi jest regulowane o 0,065mm w kierunku ujemnym.
Na koniec, z powyższych obliczeń wynika, że środek X okręgu przedmiotu obrabianego jest korygowany o {{0}},025 mm w kierunku dodatnim, a Y w kierunku ujemnym o 0,065 mm. Przeprowadzić obróbkę wykańczającą 12 otworów z uzyskanym nowym środkiem okręgu.
3.3 Efekty stosowania
W przypadku wirnika z otworami na drążki kierownicze wykonane w tym procesie, po samocentrującej siatce zębów czołowych, otwory na drążki kierownicze sąsiednich wirników dwustopniowych mają dużą współosiowość, drążki kierownicze można swobodnie wkładać, a turbina gazowa rotor został pomyślnie zmontowany.
#04
zdjęcie
Wniosek
zdjęcie
Badania nad technologią precyzyjnej obróbki otworów na drążki kierownicze w wirnikach turbin gazowych dają gwarancję montażu wirnika turbiny gazowej. Jednocześnie proces ten może być szeroko stosowany w obróbce różnego rodzaju otworów osiowych, co może skutecznie poprawić jakość przetwarzania części i poprawić dokładność montażu produktów.
