Vid utvecklingen av gasturbinskivor är dragstångshål en nyckelfunktion för att ansluta intilliggande pumphjul, och deras lägesnoggrannhet påverkar direkt gasturbinrotorns monteringskvalitet. Bearbetningstekniken för dragstagshål i gasturbinhjulsskivor utforskas, och genom högprecisionspositionering och svår borrningsbearbetning förväntas den ge teknisk referens för bearbetning av dragstagshål i gasturbinhjulsskivor.
#01
Som kärnkomponenten i gasturbinen har turbinhjulet en komplex struktur och kräver hög bearbetningsnoggrannhet. Dess processutveckling och tillverkning av färdiga produkter är nyckeln. Bland dem fungerar dragstångshålet som kopplingsstrukturen mellan intilliggande pumphjul, och dess betydelse är självklar [1-3].
Såsom visas i figur 1 är turbinhjulet anslutet genom ingrepp mellan bågändarna och monteras till en rötor genom att föra in dragstänger genom 12 periferiellt fördelade dragstångshål på skivytan. Eftersom bågändtänderna har en självcentrerande funktion, kan positionen för dragstångshålet inte justeras efter att de intilliggande tvåstegspumphjulen är i ingrepp. Därför ställs extremt höga krav på placeringen av dragstångshålet.
bild
Figur 1 Anslutningsschema för turbinaxelsystem
Diametern på dragstångshålet är 42 mm, vilket vanligtvis bearbetas genom borrning och borrning. Dess maximala bildförhållande överstiger 5 gånger diametern och ytjämnhetsvärdet kräver Ra=1.6μm, vilket utgör en stor utmaning för borrningsprocessen.
Med tanke på ovan nämnda krav på bearbetningssvårigheter fokuserar vi främst på två aspekter: högprecisionspositionering och högsvårighetsborrning.
2.1 Bearbetningsteknik för dragstångshålposition
Ritningskraven för dragstångshål är: φ42,58 mm, position φ0.12 mm och cylindricitet 0.012 mm. För att säkerställa smidig montering höjs processkraven till: φ42,58 mm, positionering φ 0,05 mm och cylindricitet 0,012 mm. Därför krävs processtestverifiering. Detta test simulerar bearbetningen av pumphjulets dragstångshål, och provstrukturen visas i figur 2. En borr- och fräsmaskin används, fastspänningsmetoden är en vinkeljärnsspännplatta och provet spänns vertikalt.
bild
Figur 2: Provstycke för dragstångshål
(1) Den traditionella axiellt fördelade hålbearbetningsmetoden är att "vrida mitten" av spakindikatorn, hitta klockan 4-positionen för vänster och höger om himlen och jorden, bestämma cirkelns mittpunkt, använd en T-borr för att borra bottenhålet enligt φ420 mm stigningscirkeln och precisionsborrning av dragstångshålet.
1) Trekoordinatdetekteringsresultat. Det maximala positionsvärdet är 0.0756 mm, och den yttre cirkeln D600 mm rundhet är 0,0056 mm (se tabell 1).
Tabell 1: Den första tre-koordinatdetekteringsdatabilden
2) Datasortering. Såsom visas i figur 3 förskjuts hålets position totalt till den positiva Y-riktningen.
bild
Figur 3: Tre-koordinatdetekteringsdatadiagram
3) Dataanalys. Med I-positionen i figur 3 som ett exempel är avvikelsen i X-riktningen liten och förskjutningen är ungefär 0.01 mm; Y-riktningsavvikelsen är stor och förskjutningen är cirka 0.035 mm. Y-riktningen är den huvudsakliga påverkande faktorn för positionsavvikelse. Om Y-riktningsförskjutningen på 0,03 mm utesluts, kommer positioneringssituationen att förbättras avsevärt, och den övergripande konturen av de uppmätta punkterna är bättre, vilket visar att den upprepade positioneringsnoggrannheten för själva verktygsmaskinen är bättre. Vinkeldata efter konvertering av trekoordinatdetekteringsdata visas i tabell 2. Det kan tydligt konstateras att huvudoffset är i Y-riktningen.
Tabell 2: De första tre-koordinatdetekteringskonverteringsdata [Enhet: (grad )] Bild
4) Analys av möjlig orsak. Inriktningsmetoden i X-riktningen är: spakindikatorn vidrör två punkter på den yttre cirkeln av provet i vänster och höger riktning för att bestämma den horisontella riktningen; Y-riktningsmetoden är: spakindikatorn vidrör två punkter på den yttre cirkeln av provet i riktningarna upp och ner för att bestämma den vertikala riktningen. riktning för att bestämma provets mittposition. Här, när Y-riktningsvisaren vidrör de två punkterna i de övre och nedre yttre cirklarna, på grund av gravitationen av mätklockan, kan den släpa eller dras tillbaka, vilket resulterar i en avvikelse mellan den faktiska positionen och den visade positionen. Efter att hålbearbetningen är klar kan det vara den huvudsakliga faktorn som orsakar Y-riktningsavvikelse. Dessutom är urtavlans noggrannhet 0.01 mm, och dess fel kommer också att påverka Y-riktningsavvikelsen, som är en sekundär påverkande faktor med liten påverkan. X-riktningen är i horisontell riktning och det finns ingen relativ positionsavvikelse orsakad av gravitation. Den påverkande faktorn är noggrannhetsfelet för själva urtavlan, som har en mindre effekt och bättre prestanda.
(2) Förbättringsmetod: Använd den ovannämnda ratten för att "vända över mitten" för att hitta mitten och initialt borra två hål i symmetriska positioner. Urtavlan mäter storleken från den yttre cirkelpunkten i varje riktning till den längsta änden av hålet genom verktygsmaskinens rörelse, och subtraherar sedan de två uppsättningarna data i X- respektive Y-riktningarna för att erhålla avvikelsevärdena i X- och Y-riktningarna, och det kompenseras och 12 hål är slutligen precisionsborrade.
Som visas i figur 4 är X-riktningskompensation. De data som mäts med denna metod är relativa värden, som kan eliminera gravitationens inverkan på indragningen av visartavlan. Samtidigt, eftersom mätningen är samma mätklocka, kan påverkan av mätverktygets noggrannhetsfel också elimineras. Efter finborrning kontrollerar du positionsdata igen med hjälp av tre koordinater. Baserat på ovanstående metod utfördes det andra positionsbearbetningstestet. Bearbetningsstatusen visas i figur 5.
bild
Figur 4: Koordinatkompensationsdiagram
bild
a) State 1 b) State 2
Figur 5 Bearbetningsstatus
1) Trekoordinatdetekteringsresultat. Den maximala positionsgraden är 0.0501 mm (se tabell 3).
Tabell 3: Den andra trekoordinatdetekteringsdatabilden
2) Datasortering. Omvandlingsdata för den andra trekoordinatdetekteringen visas i tabell 4.
Tabell 4: Andra tre-koordinatdetekteringskonverteringsdata [Enhet: (grad )] Bild
3) Dataanalys. Hålets huvudsakliga offsetriktningar är den negativa X-riktningen och den positiva Y-riktningen, och delningscirkeln har god rundhet. Utifrån denna bearbetningsmetod har positioneringsgraden förbättrats till viss del.
(3) Andra förbättringsmetoden Baserat på ovanstående metod utfördes det tredje positionsbearbetningstestet och utfodringsmetoden ändrades till bordsmatning.
1) Trekoordinatdetekteringsresultat. Det maximala positionsvärdet är 0.0269 mm, och rundheten för 12 hål är 0,0106 mm (se tabell 5).
Tabell 5: Den tredje trekoordinatdetekteringsdatabilden
2) Datasortering. Omvandlingsdata för den tredje trekoordinatdetekteringen visas i tabell 6.
Tabell 6: Tredje trekoordinatdetekteringskonverteringsdata [Enhet: (grad )] Bild
3) Dataanalys. Hålets stigning är bättre. Denna bearbetningsmetod förbättrar avsevärt positionen för dragstångshålet.
2.2 Forskning om svår hålbearbetning
Materialet i turbinens fjärdestegs pumphjul är 21501-5 (fabrikskvalitet), som har högt Cr- och Ni-innehåll, dålig skärprestanda och förhållandet mellan längd och diameter för dragstångshålet överstiger 5 gånger diametern, vilket försvårar borrning.
Detta test är baserat på ett homogent materialtestblock av pumphjulet, och samma borr- och fräsmaskin används som utrustningen.
1) Walter modulär borrverktygsfält. När man använder konventionella borrverktyg för att bearbeta hål med ett stort bildförhållande är ytvibrationsmönstren uppenbara och bearbetningen är inte idealisk. Skärparametrarna visas i Tabell 7.
Tabell 7 Skärparametrar 1
bild
2) Välj ett antivibrationsdämpande borrverktyg. Skärparametrarna visas i tabell 8. Kyocera-skär slits snabbt under användning, så vi använder en kombination av antivibrationsdämpande borrverktyg + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (eller Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125) för att bearbeta sådana djupa hål. Jämförelse av bearbetningskvalitet bra. Jämförelsen av ytkvaliteten visas i figurerna 6 och 7.
Tabell 8 Skärparametrar 2
bild
bild
Figur 6: Dålig ytkvalitet
bild
Figur 7: Bättre ytkvalitet
#03
bild
Tillämpning av högprecisionsteknik för bearbetning av dragstångshål på turbinhjul
bild
3.1 Spännplan
Impellern använder vinkeljärnsmonteringsplåtmetoden och kläms vertikalt. Före fastspänning, se till att den vertikala ytan på vinkeljärnet är vinkelrät mot verktygsmaskinens Z-axel. Beräkna och bestäm läget för dynblocket baserat på höjden på det V-formade blocket och pumphjulets totala dimensioner. Alla positioner i kontakt med arbetsstycket är skyddade av kopparbeklädd järn (se figur 8).
bild
Figur 8 Fastspänningsmetod för turbinhjul
Efter fastspänning, rikta in pumphjulets tryckplattas position vid 4 punkter på vänster och höger sida av ändytan, med ett fel på Mindre än eller lika med 0.01 mm.
3.2 Bearbetningsväg
Bearbetningsvägen för turbinhjulets dragstångshål är att borra bottenhålet → grov borrning → fin borrning. För det första används traditionella inriktningsmetoder för att slutföra bearbetningen och halvfinishen av dragstångshålen. För det andra använder du ratten och verktygsmaskinens X-axel och Y-axel för att mäta längddata för A, B, C respektive D (se figur 9). Använd mikrometern med innerdiameter för att mäta de två håldiametrarna D1 (φ42,3 mm) och D2 (φ42,3 mm). 4 mm).
bild
Figur 9 Koordinatkompensationsdata
X-axelns offset är [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2, och Y-axelns offset är [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.
Data i figur 9 är data som mäts under faktisk bearbetning. /2= 0.025 (mm), dvs. verktygsmaskinens X-axels nollposition justeras med 0.025 mm i positiv riktning. Y-axel: 321,25 ‒ (42,4/2)=300,05 (mm), 321,33 ‒ (42,3/2)=300,18 (mm), Y-axelförskjutning (300,18 ‒ 300,05) / {{ 24}}.065 (mm), det vill säga verktygsmaskin Y Axelns nollposition justeras 0,065 mm i negativ riktning.
Slutligen, genom ovanstående beräkning, dras slutsatsen att arbetsstyckets cirkelcentrum X justeras med {{0}},025 mm i positiv riktning och Y i negativ riktning med 0,065 mm. Utför finbearbetning av 12 hål med det nya cirkelcentrum som erhållits.
3.3 Applikationseffekter
För pumphjulet med dragstångshål bearbetade genom denna process, efter ändytans tänder självcentrerande nät, har dragstångshålen på de intilliggande tvåstegshjulen en hög koaxialitet, dragstängerna kan sättas in fritt och gasturbinen rotorn är framgångsrikt monterad.
#04
bild
Slutsats
bild
Forskning om högprecisionsteknik för bearbetning av dragstångshål för gasturbinhjul ger garanti för montering av gasturbinrotor. Samtidigt kan denna process användas i stor utsträckning vid bearbetning av olika typer av axiella arrayhål, vilket effektivt kan förbättra bearbetningskvaliteten för delar och förbättra produkternas monteringsnoggrannhet.
