Независимо от того проходили ли роторы паровых турбин механическую обработку под тепловую пробу или нет, на чистовую токарную обработку они поступают с небольшими припусками. Для чистовой токарной обработки самых тяжелых роторов, в том числе и роторов низкого давления тихоходных мощных турбин атомных электростанций, создан специализированный уникальный станок с устройством позиционного программного управления модели 1А685.01Ф2. На нем возможно базирование ротора в центрах. В этом случае передняя планшайба будет только вращать деталь вокруг оси центров и с ее помощью невозможно осуществлять выверку положения ротора турбины перед закреплением. Станок также обеспечивает и механическую обработку с закреплением ротора кулачками планшайб передней и задней бабок без предварительной его установки в центрах. Определение положения турбинного ротора относительно оси вращения шпинделей бабок при этом достигается перемещением в режиме выверки кулачками обеих планшайб. Привод ротору сообщается передней бабкой, задняя — только его поддерживает в заданном положении. Станок обеспечивает также работу с промежуточной опорой ротора на кулачки среднего люнета.
Выпущенные нашей станкостроительной промышленностью станки с преднабором и цифровой индикацией моделей КЖ-1470Ф1, КЖ-1471Ф1, а также с позиционным программным управлением моделей КЖ-1641Ф2 и др. также рассчитаны на выполнение высокоточной чистовой механической обработки роторов паровых турбин.
Операции чистовой токарной обработки роторов турбин расчленены на очень большое число переходов, а для их выполнения применяются многоинструментальные наладки. Токарная чистовая обработка ротора низкого давления (РНД) мощной паровой турбины включает в себя выполнение свыше 120 переходов и осуществляется на станке с позиционным устройством ЧПУ.
На рис. 7.23 приведена схема наладки токарного станка с ЧПУ на выполнение части операции чистовой механической обработки ротора паровой турбины механическим. Зажим осуществляется по фланцам обеих концевых частей после выверки по поверхностям опорных шеек. Под проточенную в начальной стадии операции поверхность в средней части ротора подведены кулачки опорного промежуточного открытого люнета. Обработка ведется суппортами с программированием их перемещения вдоль и поперек оси центров. Верхние суппорты имеют независимые перемещения.
Рис. 7.23. Схема наладки специализированного токарного станка с ЧПУ на обработку ротора низкого давления паровой турбины.
Механическая обработка указанных в наладке поверхностей ведется по двум управляющим программам. В правой прямоугольной формы рамке рисунка собраны индексы поверхностей, обработка которых осуществляется по первой программе, а в левой рамке перечислены индексы тех поверхностей, которые обрабатываются по второй программе. Часть поверхностей, индексы которых не показаны ни в левой, ни в правой рамках, обрабатываются не по управляющей программе, а с ручным управлением рабочими органами станка. Направление и отрезки пути перемещения инструмента при этом задаются устройством преднабора и дополнительно контролируются показаниями цифровой индикации.
В правом вертикальном ряду схемы наладки собраны инструменты, которыми ведется обработка механическим способом поверхностей по первой программе. Аналогично инструментами, размещенными в левом вертикальном ряду, ведется обработка по второй программе. Индексы, присвоенные инструментам инструментальной наладки станка, соответствуют индексам обрабатываемых ими поверхностей турбинного ротора.
Технологические процессы токарной чистовой обработки валов роторов и особенно роторов паровой турбины характерны частой сменой инструментов. Причины этому — наличие в конструкции поверхностей сложной формы, отличающихся друг от друга.
Большие диаметры и значительная протяженность точных по размерам, с высокими требованиями по шероховатости поверхностей, характеризуемой параметром Ra = 2,5÷1,25 мкм, являются причинами частой замены инструментов из-за их недостаточной для данных условий стойкости резания.
Эксплуатация современных токарных станков с ЧПУ, в том числе и упомянутых моделей, предусматривает замену инструментов блоками с установленными в их корпусе резцами вне станка. Но требования к точности механической обработки многих поверхностей деталей паровых турбин столь высоки, что необходимо корректирование положения вершины режущей кромки непосредственно по обработанной до замены инструмента части поверхности.
Существующий способ такого совмещения связан со съемом микростружки, начало которого определяется станочником визуально. Для более точного наблюдения за процессом создан ряд устройств, в том числе и оптических. Оптической системой применяемых приборов взаимное расположение уже обработанной части поверхности детали турбины и подводимого к ней инструмента в увеличенном виде проектируется на экран. Этим значительно облегчается точное перемещение инструмента и повышается точность совмещения вершины режущей части с поверхностью, по которой производится настройка.
На некоторых моделях токарных станков в одной операции возможно не только точение детали паровой турбины, но и шлифование, а также доводка особо точных поверхностей, параметры шероховатости которых достигают значения Ra = 0,63 мкм. В частности, такой механической токарной обработке подвергаются поверхности опорных базовых шеек.
На рис. 7.24 изображена приводная шлифовальная головка, устанавливаемая в суппорт токарного станка. Крепится она на поперечных салазках 1 суппорта. Выход на стружку шлифовального круга 7 осуществляется поперечным перемещением суппорта с установленной на нем шлифовальной головкой, а перемещение вдоль оси шлифуемой детали — механизмом продольной подачи суппорта. Шлифовальный круг посажен на шпиндель 8, второй свободный конец которого соединен со шкивом 2. Шпиндель помещен в обойму 6, неподвижно связанную с корпусом головки 9. Движение от размещенного на верхней наружной поверхности корпуса головки электродвигателя 4 через шкив и приводной ремень 3 передается на шпиндель. Подача смазывающе-охлаждающей жидкости в зону резания деталей турбин осуществляется от насосной установки через трубопровод 5.
Рис. 7.24. Приводная шлифовальная головка к токарному станку.
Для полирования применяется специальная устанавливаемая на верхнем поперечном суппорте головка с приводом от электродвигателя, конструкция которой приведена на рис. 7.25. На рисунке указаны два положения устройства: контурными линиями — рабочее и пунктирными линиями — не рабочее. С суппортом оно связано своим основанием 1. Корпус 5 может быть повернут вокруг оси 6 в заданное положение и в нем зафиксирован распоркой 7. Движение от электродвигателя 4 передается на ведущий ролик приклона 3. Между ведущим и ведомым роликами, последний из которых является и натяжным элементом, помещена бесконечная абразивная полировальная лента 2. Усилие прижима к поверхности шейки ротора паровой турбины регулируется настроечным перемещением верхнего суппорта cтанка. Подача вдоль оси шейки осуществляется при движении суппорта, приводимого механизмом станка. Для отсоса шлама в конструкцию введен циклон 9 со шлангом 8.
Рис. 7.25. Полировальная головка к токарному станку.