Обработка плоских поверхностей горизонтального разъема корпусных деталей цилиндров среднего и высокого давления паровых турбин по расчлененной схеме осуществляется преимущественно на универсальном оборудовании: продольно-фрезерных, реже на продольно-строгальных, а в ряде случаев и на горизонтально-расточных станках. Схема установки корпусной детали цилиндра среднего давления (ЦСД) паровой турбины под черновую обработку на продольно-фрезерном станке показана на рис. 1.5. Деталь размещается в этом случае на необработанную торцовую поверхность фланца. Выверка ее положения относительно поверхности стола, а также и от направления перемещения стола производится рейсмусом по разметочным рискам. Поверхность горизонтального разъема должна быть открыта для обработки, поэтому крепящая и другая оснастка не должны выступать в вертикальном направлении за пределы обрабатываемой поверхности. В данном случае этого достигают за счет применения планок 12, 13, уложенных в полости цилиндра. Однако при таком закреплении усилия прижима не совпадают с точками контакта приспособления с поверхностью детали и это является существенным недостатком этой схемы базирования.
Рис. 1.5. Схема установки корпусной детали цилиндра среднего давления паровой турбины под черновую обработку на продольно-фрезерном станке: 1 — прижим; 2 — регулируемая подставка прижима; 3 — подставка прижима; 4 — распорный клин; 5 — подставка регулируемая; 6 — рейсмус; 7 — удлинитель; 8 — комплект подставок домкрата; 9 — домкрат; 10 — шпилька регулируемая; 11 — прижимная планка; 12, 13 — планки; 14 — распорка.
Оснастка, обеспечивающая базирование, регулирование в процессе выверки и закрепление корпусной детали ЦСД, представляет собой унифицированный набор, состоящий из домкратов, прижимов и гидрошайб со встроенными в их корпуса гидромеханическими приводами, регулируемых подставок, распорок, упоров и других сборочных единиц. Технические характеристики основных сборочных единиц унифицированного набора приведены в табл. 1.5. Указанный набор широко применяется при обработке на тяжелых станках как корпусных деталей цилиндров, так и других крупногабаритных деталей. Усилие, с которым закрепляются детали, оценивается встроенными в корпус домкратов, прижимов и гидрошайб манометрами. К корпусам прикреплены таблички пересчета показаний манометра в единицы усилия. Так как припуски под черновую обработку корпусных деталей и собранных цилиндров очень большие, то удаление их проводится: на режимах резания, вызывающих большие усилия. Поэтому должна быть обеспечена надежность крепления, а также гарантировано отсутствие вибраций. Этого достигают дополнительным подводом ряда регулируемых опор, не меняющих положения детали или сборочной единицы. Регулируемые опоры представляют собой клиновые и винтовые домкраты, размещенные под углом, к детали распорки и пр.
На рис. 1.6 представлена схема установки корпусной детали цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины под черновую обработку поверхности горизонтального разъема на продольно-фрезерном или продольно-строгальном станке при помощи унифицированного набора. При установке ориентирование детали осуществляется по разметочным рискам. У каждого из прижимов ось приложения усилия совмещена с опорными точками установочной базы детали. Это целиком исключает при закреплении деформацию детали. Верхние точки прижимов всегда расположены ниже обрабатываемых поверхностей, т. е. не ограничивают подвод инструмента к любой части поверхности горизонтального разъема.
Рис. 1.6. Схема установки корпусной детали цилиндра высокого давления паровой турбины под черновую обработку на продольно-фрезерном станке: 1 — прижим; 2 — домкрат.
Корпусные детали, составляющие среднюю часть цилиндра среднего давления и имеющие параллельные между собой поверхности вертикальных разъемов, каждая из которых перпендикулярна к поверхности горизонтального разъема, в некоторых случаях обрабатывают в два установа на продольно-строгальном станке. При первом установе строгается размещенная горизонтально одна из поверхностей вертикального разъема, а затем после перемены направления: подачи на вертикальное — поверхность горизонтального разъема. По расчлененной на отдельные операции схеме обработки второй после обработки поверхностей разъемов операцией является расточка полости.
В соответствии с приведенными на рис. 1.2 конструкциями представителей полости цилиндров турбин подразделяются на закрытые и открытые. Первые из них, типичным представителем которых являются цилиндры высокого давления, например изображенный на рис. 1.2, а, характерны таким геометрическим размещением элементов, при котором средняя часть имеет поверхности значительно больших диаметральных размеров нежели крайние от нее части — горловины. У открытых же полостей, как, например, у цилиндров среднего давления (рис. 1.2, в), наблюдается ступенчатое последовательное размещение элементов — от больших с одного торца диаметральных размеров поверхностей к меньшим. Указанная особенность конструкции является важным фактором при назначении технологической схемы обработки полости. Если при обработке собранных цилиндров с открытыми полостями возможно непосредственное наблюдение за процессом, доступны подналадка станка, выполнение замеров, то выполнение всего перечисленного при обработке закрытых поверхностей затруднено. Кроме того, обработка как собранных воедино из корпусных деталей цилиндров, так и отдельных корпусных деталей в ряде случаев производится с далеко выдвинутой консольной частью рабочих органов станка при большой длине консольной части удерживающих инструмент оправок. Для того чтобы избежать этих недостатков, все большее распространение получает технологическая схема обработки не всей закрытой полости собранного цилиндра, а ее частей: одной, размещенной в нижней, другой — в верхней корпусной детали, т. е. раздельная обработка.
Раздельная обработка по схеме 1.2.1 (см. табл. 1.4) осуществляется на специализированном цилиндрорасточном станке модели НР-6, изображенном на рис. 1.7.
Шпиндельная бабка станка перемещается по станине в направлении приближения к детали или удаления от нее. Приспособление, на котором закрепляется деталь, связано со столом, имеющим продольное относительно шпиндельной бабки перемещение по направляющим. Шпиндельная бабка снабжена несущей инструментальную наладку планшайбой с суппортами радиального перемещения или резцовым блоком. Резцовый блок может быть помещен на консольной части шпинделя или на средней части шпинделя.
Рис. 1.7. Специализированный цилиндрорасточной станок модели НР-6: 1 — шпиндельная бабка; 2 — станина; 3 — направляющие; 4 — стол; 5 — планшайба.
В карте технологического процесса (табл. 1.6) приведены данные, характеризующие процесс черновой обработки корпусной детали наружного цилиндра высокого давления. На последнем эскизе таблицы изображен цилиндр с обработанной полостью. На станке можно производить и чистовую обработку. Поэтому при черновом растачивании полости его технологические возможности используются только частично.
Из табл. 1.5 видно, что черновая обработка ведется только резцовыми блоками. Планшайбы же с суппортами радиальных перемещений применения не находят. Каждый из резцов комплекта, закрепляемого на одной державке, при врезании в процессе поперечного перемещения шпиндельной бабки формирует определенный участок поверхности, как это подробно показано в 4-й группе переходов.
Обработка поверхностей методом врезания пояснена схемой, приведенной на рисунке 1.8, а.
Рис. 1.8. Схема обработки корпусных деталей цилиндров высокого и среднего давления при производстве паровых турбин на специализированном цилиндрорасточном станке модели НР-6 методом врезания.
Под чистовую обработку поверхности горизонтального разъема без учета припуска расчетная длина прохода при перемещении шпиндельной бабки определяется формулой:
Где R — радиус обработанной полости, равный расстоянию от вершины инструмента, установленного в блоке, до оси шпинделя, мм; δпол — припуск на поверхности полости, мм.
Фактическая длина прохода при перемещении шпиндельной бабки:
Где δпл. р — припуск по поверхности горизонтального разъема, мм.
При обработке полости мерными блоками поперечным перемещением шпиндельной бабки с постоянной и равной расчетной подачей sр (рис. 1.8, б) толщина снимаемой резцами блока стружки будет переменной. Когда ось шпинделя шпиндельной бабки находится в положении O1, один из резцов блока только коснется детали. При перемещении на подачу sр бабки до совмещения оси шпинделя с точкой O2 будет срезана стружка с небольшой по окружности части поверхности детали, а толщина стружки в определенном положении вблизи от вертикально ориентированной поверхности разъема детали достигнет максимального значения tmax. При продолжении обработки с той же скоростью подачи удаление стружки будет происходить на все большей и большей части окружности, а стружки максимальной толщины будут образовываться в положениях все большего приближения к прямой перемещения центров оси шпинделя. В положении бабки, при котором ее ось перейдет из точки O3 в точку O4, толщина снимаемой стружки останется переменной, но ее съем будет осуществляться по всему периметру полости. Для того чтобы за перемещение шпиндельной бабки на величину xр можно было удалить не заштрихованную часть припуска, а весь припуск δр, шпиндельная бабка должна двигаться с переменной скоростью подачи. Закон плавного изменения перемещений шпиндельной бабки задает корректор подач. С его помощью на всей длине прохода xо толщина снимаемой стружки одинакова и равна tmax = sр.
Обработка закрытых поверхностей у корпусной детали цилиндра паровой турбины может осуществляться и на универсальных токарно-карусельных станках. В этом случае при установке деталь совмещается поверхностью разъема с вертикально расположенными плоскостями двух прямоугольных стоек, закрепленных на планшайбе. Плоскости стоек и поверхность разъема детали совмещены с осью вращения планшайбы станка. Окончательное положение детали перед закреплением выверяется по разметочным рискам.
Находит применение и совместная обработка собранных в цилиндр корпусных деталей. Чаще всего так обрабатываются цилиндры с открытой полостью: наружные и внутренние ЦСД, а также внутренние ЦВД. Схема установки ЦСД под обработку черновую полости со стороны присоединения к части выхлопной на универсальном токарно-карусельном станке изображена на рис. 1.9.
Рис. 1.9. Схема установки цилиндра среднего давления паровой турбины под черновую обработку полости на токарно-карусельном станке: 1 — установ; 2 — распорка; 3 — стойка; 4 — толкатель; 5 — кулачок планшайбы.
Для базирования и закрепления используется универсальный унифицированный набор с дополнительной оснасткой. Так, совмещение с осью вращения шпинделя станка сопряженных плоскостей горизонтального разъема обеспечивается с помощью специального установа, у которого базирующая цилиндрическая поверхность помещена в центрующую полость планшайбы. При установке цилиндра перемещение происходит посредством толкателя приводными кулачками планшайбы, которые являются принадлежностью станка. Деталь в верхней части поддерживается с помощью распорок, соединенными шарнирно со стойками.
Выверка положения цилиндра в случае его перемещении вдоль плоскости стоек, а также относительно оси вращения планшайбы станка осуществляется по разметочной риске. Обработка производится резцом, который установлен в оправку, помещенную в свою очередь в резцедержатель ползуна станка.
Цилиндр после переустановки обрабатывается со стороны передней части.
Черновое сверление отверстий под скрепляющие шпильки у корпусных деталей и объединенное в одну операцию с ним подрезание поверхностей под колпачковые гайки обычно производятся на радиально-сверлильных либо на расточных станках по разметке. Прогрессивен процесс сверления на портальносверлильных станках с ЧПУ.
На следующей, третьей группе операций, на горизонтальнорасточном станке обрабатываются патрубки корпусных деталей, выполняются сверление отверстий, фрезерование различных поверхностей, которые могут быть обработаны при повороте детали вокруг оси полости. В позиции под обработку деталь относительно инструмента переводится поворотом стола, горизонтальным передвижением колонки и вертикальным перемещением шпинделя бабки.
Прогрессивен технологический процесс обработки поверхностей патрубков и других поверхностей, расположенных в основном с наружной стороны корпусных деталей цилиндров турбин, на модернизированном горизонтально-расточном станке. Модернизация заключается в доукомплектовании станка специальным поворотным устройством и комплектом фрезерных головок. Станок со стороны поворотного устройства изображен на рис. 1.10.
Рис. 1.10. Модернизированный горизонтально-расточный станок.
Устройство состоит из двух раздельных бабок (передней 1 и задней 5), шпиндели поворотных частей 2 и 4 которых размещены на одной оси. Бабка 1 установлена и закреплена непосредственно на плитном настиле станка, а бабка 5 установлена на станине 3. Базирование детали осуществляется по схеме 9 (см. табл. 1.3). Деталь поверхностью горизонтального разъема укладывается на сменные наладки 6, закрепляемые на поворотных частях. Совмещение оси поворота устройства с осью полости детали достигается полудисками центрирующими 7, которые совмещены с обеих сторон детали с полостями горловин. Перемещение вдоль оси ограничивается передвижением детали при установке до упора ее торца в опорную поверхность стойки 8. Крепится деталь рядом прижимов, которые размещены на каждой из поворотных частей бабок. Перевод устройства из позиции в позицию механизирован, а заданный угол поворота поворотных частей определяется по нониусу. Переналадка устройства заключается в перемещении подвижной бабки в положение, соответствующее длине детали. Сменные полудиски выбираются в зависимости от диаметра горловины деталей, для обработки которых производится переналадка устройства.
Сменные фрезерные головки устанавливаются в направляющих планшайбы взамен суппорта радиальной подачи. Привод шпинделя головки осуществляется от шпинделя станка.
На рис. 1.11 приведена схема многопозиционной обработки корпусной детали цилиндра высокого давления турбины на модернизированном горизонтальнорасточном станке. Деталь из позиции в позицию переводится с помощью устройства. В позиции 1 фрезеруются поверхности со стороны фланца, подрезаются и растачиваются патрубки. В позиции 2 сверлятся отверстия, расположенные под углом к поверхности горизонтального разъема. В позиции 3 подрезается и растачивается еще ряд патрубков, оси которых перпендикулярны к поверхности горизонтального разъема. В позициях 4—6 сверлятся отверстия и подрезаются торцовые плоские поверхности, расположенные под различными углами к поверхности горизонтального разъема. И, наконец, в последней позиции 7 выполняются фрезерование, подрезание и растачивание ряда поверхностей при горизонтальном направленном вверх расположении поверхности горизонтального разъема.
Рис. 1.11. Схема многопозиционной обработки корпусной детали цилиндра высокого давления паровой турбины на модернизированном горизонтально-расточном станке.