抽水蓄能刚性磁轭键槽加工设备选型分析

2020-06-28张明良王立春

上海大中型电机 2020年2期

张明良，王立春

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

随着抽水蓄能机组制造技术不断提高，产品规格不断升级，机组刚性磁轭尺寸也不断增大，哈尔滨电机厂现有磁轭内圆键槽加工设备的加工范围已不能满足其加工要求，急需对设备进行升级，为提高生产效率，根据刚性磁轭的结构形式，拟将多段磁轭段组合成整体后再进行磁轭内圆键槽加工。刚性磁轭和内圆键槽示意图分别如图1、图2所示。

图1 刚性磁轭示意图

根据现有的不同种类磁轭规格尺寸确定所需设备内圆加工尺寸和有效加工高度等主要加工参数，同时确定了三种加工形式，分别为：专机加工形式；龙门铣加工形式；车铣床加工形式。具体分析如下。

图2 磁轭键槽示意图

1 专机加工形式

根据磁轭键槽加工要求，设计了若干加工专机，其中最为合理的形式如图3所示。

此磁轭加工专机由回转工作台、C轴进给箱、工件支座、主立柱、副立柱、连接梁、铣刀架、刀架进给系统、走台、操纵台、电气、液压等部分组成。专机底部为回转工作台，上部为铣刀架和主立柱。主立柱固定在工作台上部的中间位置，不随工件旋转。副立柱安装在工作台外侧，通过连接梁与主立柱固定，用以加强立柱刚度。

非标专机设计方案理论上能满足磁轭内圆键槽加工，加工产品针对性强，但加工产品的通用性较差。设备副立柱极大程度增加了设备的刚度，可以进一步保证设备精度，同时也为工件装夹制造了麻烦，也就是说工件装夹需要将连接梁移开和重新安装。如果设计上取消副立柱，则整机刚性会更差，无法保证键槽加工的垂直度要求。另外，由于磁轭内孔空间较小，专机主立柱放置在磁轭内孔处，操作人员无法直接观察、检查内圆孔键槽，其实用性、耐用性和加工效率不会很理想，很难保证加工效益，整体工件加工垂直度的保证也存在一定的风险。

图3 磁轭加工专机示意图

2 龙门铣加工形式

此种加工形式是采用定梁龙门移动的结构形式的铣床，其结构又可细分为：平台固定，配备数控C轴的铣头和带有C轴的旋转工作台。

两种结构都是采用龙门框架移动、横梁固定、工作台在龙门架中间的布局形式，龙门框架沿床身导轨水平纵向移动(X轴)，溜板沿横梁导轨水平横向移动(Y轴)，滑枕沿溜板导轨上下垂直运动(Z轴)。第一种结构形式直接配备滑枕式镗铣头，第二种结构形式工作台可进行回转分度(C轴)。

标准龙门铣结构机床与专机结构形式相比较，风险较小，可对磁轭键槽进行常规加工，工件装夹找正后开始加工程序编程，都可以按照正常工件加工流程进行，操作人员可以迅速掌握并进行生产。此种通用结构加工效率高，加工质量可以保证，且设备通用性好，加工范围广，除磁轭外还可加工生产其他适合龙门铣的工件。带有C轴旋转工作台的结构形式，加工编程及工艺也比较简单。

但龙门铣机床配备C轴或旋转工作台的价格很高，加上设备基础等费用，投入成本高，采用此种加工方式，其综合加工效益需要从长计议。另外龙门铣设备占地面积很大，如工厂场地紧张则需要重点考虑。

3 车铣床加工形式

此种加工形式采用数控双柱定梁立式车铣床加工。设备由龙门架、主传动变速箱、工作台、底座、横梁、右车铣刀架、左数控车刀架、刀架进给箱、液压装置、电控柜等组成。龙门架与工作台底座为分离形式，各自安装在地基上，由地基联接为整体。主运动和进给部分相互独立、互不干扰。设备旋转工作台具有C1轴进给及分度功能，同时铣削装置配备带有C2轴的直角铣头。

此种标准立式车铣床结构加工形式的加工范围较广，磁轭内、外键槽均可加工，同时也可扩展加工其他零部件，加工范围广，通用性好。立式车铣床刚度好，铣轴的功率大，转速高，所以加工产品精度较高，保持性也好。标准立式车铣床结构同标准龙门铣结构一样，由于通用性好，操作人员工件装夹、测量找正、加工都能够按照正常流程进行，可以迅速熟识设备，投入生产，不会发生不确定问题，可靠性高。

同样，此种加工形式也存在一定缺点，由于机床C1轴、C2轴参与加工，所以其加工工艺较为复杂，给编程工作带来了一定困难。机床加工需要数轴联动，对机床几何精度和数控补偿，提出较高要求。同时，此类机床设备造价较高，占地面积也较专机形式大很多，加工效益需要综合考虑。