于翠華，李樹偉

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

發(fā)電機(jī)沿轉(zhuǎn)子本體徑向圓周分布著輻射式轉(zhuǎn)子槽，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)嵌入放著用扁銅線繞制而成的勵磁繞組，用槽楔壓緊在槽內(nèi)。運(yùn)行中的槽楔除了要承受自身的離心力外，還要承受銅導(dǎo)線離心力的作用。為了固定線棒，防止因振動造成線棒與鐵心摩擦而使線棒絕緣損壞造成接地短路事故，使用槽楔進(jìn)行壓固。

槽楔需與轉(zhuǎn)子的楔槽配合，還要在槽楔上開出進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)槽輔助散熱。進(jìn)出風(fēng)槽的流道形狀復(fù)雜，因此加工精度要求高。為此，開發(fā)了數(shù)控機(jī)床槽楔的數(shù)控加工編程來完成加工。

1 槽楔的結(jié)構(gòu)

槽楔是鋁材質(zhì)，側(cè)面是“凸”形狀。在“凸”形上部開有斜向槽和通風(fēng)的流道槽。凸形可以和轉(zhuǎn)子的楔槽的凹形配合防止線棒脫離(槽楔結(jié)構(gòu)見圖1)。

這種流道結(jié)構(gòu)是綜合了300 MW和600 MW汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)而成的，應(yīng)用在許多出口的項(xiàng)目中，可以有效地提高機(jī)組通風(fēng)的能力。流道槽要求光滑，以保證通風(fēng)的流暢。

2 數(shù)控加工工藝

轉(zhuǎn)子槽楔的數(shù)量要求多，加工精度要求高。傳統(tǒng)的制造方法是采用通用銑床、刨床、鉆床設(shè)備，使用定位工裝夾具進(jìn)行加工。這種方式加工的生產(chǎn)周期長，精度低，難于滿足批量大精度高的需求。

在引進(jìn)的數(shù)控加工中心機(jī)床設(shè)置中，有一個(gè)自動換刀的刀具庫和機(jī)械手設(shè)置，可定制工裝轉(zhuǎn)軸，可實(shí)現(xiàn)裝夾工件的自動旋轉(zhuǎn)。

數(shù)控加工過程是按輸入程序自動完成的。一般情況下，操作者進(jìn)行程序的輸入和編輯、工件的裝卸、刀具的準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的監(jiān)控等工作，而不需要進(jìn)行繁重的、重復(fù)性的手工操作。勞動強(qiáng)度和緊張程度大為減輕，相應(yīng)地改善了勞動條件。[1]

由于工件要進(jìn)行多工位加工，數(shù)控編程采用模塊式的方式，逐個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。每個(gè)模塊內(nèi)部都是增量方式輸出，可以給定外部條件進(jìn)行單獨(dú)的使用。最后統(tǒng)一由主程序進(jìn)行調(diào)用，完成全部程序的編制。

圖1 槽楔結(jié)構(gòu)

3 數(shù)控編程方法

數(shù)控程序包括了從零件設(shè)計(jì)圖紙到零件三維模型直接到獲得數(shù)控加工程序的全過程。在輸出NX CAM數(shù)控程序前，往往要進(jìn)行多次NX環(huán)境下的動態(tài)仿真檢查和相應(yīng)的程序調(diào)整。[2]

圖2 多工位的外形輪廓定位

為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程，對槽楔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，確定出其主要參數(shù)。槽楔的外輪廓是有規(guī)則的直段構(gòu)成，通過不同的工位和局部加工坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)(多工作的外形輪廊定位見圖2)。這類的輪廓完全可以實(shí)現(xiàn)手工編程，明確旋轉(zhuǎn)的角度和在該角度的特征點(diǎn)的坐標(biāo)就可以實(shí)現(xiàn)。

對于圓弧段的處理，采用在預(yù)鉆孔的位置下刀，由里向外逐步擴(kuò)大。在結(jié)束時(shí)圓弧退出大方式，避免刀具發(fā)生碰撞，提高加工精度。(圓弧處理方式見圖3)

圖3 圓弧處理方式

關(guān)鍵的處理位置是流道槽，采用四個(gè)工位進(jìn)行加工:1)斜面工位，采用平面銑削完成。2)進(jìn)風(fēng)上圓弧面，使用成型刀具平面銑削完成。3)通風(fēng)流道槽的鉆孔和擴(kuò)孔加工。4)另一側(cè)通風(fēng)流道槽的鉆孔和擴(kuò)孔加工。(多工位加工槽和加工完成的槽型見圖4)

進(jìn)風(fēng)槽上部圓是過渡圓弧。這里使用成型刀具來完成。這里必須自定義刀具，完成內(nèi)圓弧刀具的定義。數(shù)控加工編程時(shí)要求采用平面的輪廓加工項(xiàng)，其他加工項(xiàng)部支持自定義的成型刀具。因?yàn)槌尚偷牡毒咻喞螤钜欢ㄊ且庸すぜ妮喞?。為了保證兩者的仿形正確，必須在一個(gè)固定的平面內(nèi)，否則就無法保證仿形是正確的。(自定義刀具仿形加工刀軌和加工完成的槽型見圖5)

圖4 多工位加工槽和加工完成的槽型

圖5 自定義刀具仿形加工刀軌和加工完成的槽型

4 達(dá)到的效果及結(jié)論

通過研發(fā)，解決了引進(jìn)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)問題。在完成首件試加工后，已順利進(jìn)行了批量生產(chǎn)，質(zhì)量達(dá)到了優(yōu)等品水平。目前，已順利完成600 MW汽輪發(fā)電機(jī)槽楔的批量加工，達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效果。

[1]漆軍，何冰強(qiáng).數(shù)控加工工藝[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版，2011.

[2]楊勝群.UG NX數(shù)控加工技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社