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作为一种以蒸汽为动力,并将蒸汽的热能转化为机械功的旋转机械,汽轮机在各种能源转换机械中,有着不可替代的作用,它是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机。汽轮机的复杂苛刻工况导致对其复杂零部件的机械加工制造质量有极高的要求。汽轮机转子是一种典型的复杂成型表面,其加工涉及高温合金难加工材料、高成形精度和高表面完整性等特殊要求。由于汽轮机转子的加工质量直接影响到最终的发电机组发电效率和使用寿命,对转子加工工艺进行深入研究,一直是难加工材料切削领域的重要研究课题。本项目在总结国内外有关高温合金加工切削工艺的基础上,研究采用镍基高温合金(30Cr2Ni4MoV)的汽轮机低压转子端面的加工工艺。主要研究内容与结论如下:首先,研究了包括干切削、最小冷却液法、低温冷风法和低温冷风复合喷雾冷却法等多种冷却润滑方式对镍基高温合金加工质量的影响。从刀具磨损、切削温度以及已加工表面的粗糙度等方面进行了深入分析,研究结果表明,采用复合喷雾法可以获得最佳的加工表面质量。其次,在采用复合喷雾冷却润滑方式的基础上,分析了包括主轴转速、切削深度以及进给量等不同的切削用量,对刀具磨损、加工表面粗糙度等的影响,研究刀具磨损形貌和磨损机理。获得了切削转子端面的最优加工工艺参数。再次,对转子端面的加工过程进行颤振测量试验;采集并分析了测自转子加工机床的刀尖、主轴和尾座三部分在切削加工过程中的频率变化信号。分析结果表明,颤振主体的为刀尖,并在此基础上提出改进措施。最后,对转子平衡孔、轮槽进行了加工工艺优化试验研究。在理论分析和前期试验基础上,提出了平衡孔、轮槽等关键环节的优化加工方法。通过对刀具的改进、加工方法的优化和加工工艺参数的调整,达到了保证零件较高的加工精度、刀具寿命可靠、效率较高以及降低成本的目的。