水輪發(fā)電機(jī)鏡板是水輪發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件推力軸承的重要組成部分。鏡板表面粗糙度對推力瓦的磨損影響很大，粗糙度越差對推力瓦的摩擦損耗越大；平面度關(guān)系到機(jī)組運(yùn)行時(shí)推力軸承的油膜是否均勻，直接影響推力軸承的潤滑性能；平行度對機(jī)組安裝的擺度調(diào)整和運(yùn)行的穩(wěn)定性都有影響，可見鏡板的質(zhì)量特性直接關(guān)系著水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。鏡板的加工精度取決于制造設(shè)備的精度、加工工藝、（磨、研磨、拋光）工具及其介質(zhì)的選擇等因素。本文以廣西大化擴(kuò)建工程水輪發(fā)電機(jī)組鏡板和麒麟寺工程第2、3 號(hào)機(jī)組鏡板的加工為例，介紹立車加工水輪發(fā)電機(jī)鏡板數(shù)控技術(shù)工藝。廣西大化擴(kuò)建工程機(jī)組是110MW 軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，推力軸承負(fù)荷2650t，屬大型機(jī)組，其鏡板的規(guī)格也相當(dāng)大。

1 數(shù)控技術(shù)加工工藝路線

　?。?）鏡板加工的工藝線路依次為：粗車、精車、劃線、鉆、鉸、鉗、磨削、研磨、拋光、防銹、包裝。

　?。?）鏡板精車前，吊裝螺孔應(yīng)加工好。鏡板精車后磨削前，應(yīng)將鉆鉸鏡板與推力頭之間的把合孔、銷孔等工序完成。

2 立車、專用工具和介質(zhì)的確定

　　結(jié)合圖1 鏡板加工尺寸與精度選用4 米立車，另外設(shè)計(jì)一套專用工具鏡板磨頭、研磨盤、拋光盤，選用合適的研磨劑、拋光膏等介質(zhì)。加工的鏡板平面度可達(dá)到0.03mm，鏡板兩面的平行度可達(dá)到0.03mm，鏡面的表面粗糙度可達(dá)到0.02～0.04m，能夠達(dá)到鏡板的設(shè)計(jì)、使用要求。

　?。?）加工設(shè)備的選擇及要求：車削、磨削、拋光等工序均在立車進(jìn)行，因此對立車的精度要求很高，卡盤端面跳動(dòng)需0.02mm，橫梁水平度和直線度分別0.02mm/m。常見機(jī)床卡盤的承壓原理分靜壓導(dǎo)軌和動(dòng)壓導(dǎo)軌。本文推薦選用靜壓導(dǎo)軌機(jī)床，因?qū)к夐g隙均勻。若選用動(dòng)壓導(dǎo)軌機(jī)床最好將油壓調(diào)至較低狀態(tài)。機(jī)床橫梁的水平度可以通過試磨鏡板來調(diào)整橫梁水平使其達(dá)到理想狀態(tài)，刀架在橫梁上運(yùn)行的工作段應(yīng)選擇磨損最少的區(qū)間。若通過上述辦法仍達(dá)不到要求，需想其他辦法，甚至重新選擇機(jī)床。

　?。?）專用工具的設(shè)計(jì)與制作關(guān)系著鏡板粗糙度能否達(dá)到圖紙要求，經(jīng)過實(shí)踐摸索本工藝需磨頭（如圖2）、研磨盤、拋光盤等專用工具。

　?。?）運(yùn)用上述設(shè)備和工具加工鏡板還需要選用錫基軸承合金、W28 白剛玉磨料、液壓油、煤油、氧化鉻拋光膏、工業(yè)呢子、絲綢、清洗劑等介質(zhì)。

3 數(shù)控技術(shù)關(guān)鍵工序介紹

　　3.1 數(shù)控技術(shù)磨削

　　磨削以及后序加工掉的余量很少，對形狀的改變很小，主要是為了改善粗糙度。鏡板車序后的形狀基本上就決定了平面度和平行度，所以進(jìn)入磨削之前應(yīng)將基面加工到形狀公差要求。我們選用8mm 寬的寬光刀進(jìn)行光刀，吃刀深度0.3mm、走刀量2～3mm/r。光刀后對光刀基

　　面的平面度、平行度進(jìn)行檢查，若達(dá)不到圖紙要求需借助磨頭用硬砂輪修復(fù)光刀基面直至達(dá)到圖紙要求。

　?。?）磨削方法1

　　磨削需要一副運(yùn)行平穩(wěn)的高精度外圓磨頭，磨削時(shí)磨頭聯(lián)接砂輪或千頁輪利用其外圓進(jìn)行磨削（在摸索階段曾試圖在數(shù)控龍門銑床上安裝端面磨頭進(jìn)行鏡板的磨削，試驗(yàn)結(jié)果被磨削部位嚴(yán)重發(fā)黑且破壞了原有的平面度，因此停止了這一工藝路線的研究），磨頭選用專用型號(hào)的軸承、電機(jī)和砂輪。磨頭的軸承為單列角接觸球軸承；磨頭的電機(jī)功率1.1kW，轉(zhuǎn)速1450r/min；砂輪規(guī)格為Φ250×25×Φ75，砂輪材料46 號(hào)粒度白剛玉。

　　磨削時(shí)工件線速度一般控制在50～70m/min，吃刀為0.01～0.02mm，走刀10～20mm/r。

　?。?）磨削方法2

　　利用方法1 的磨頭工裝，將砂輪換成千頁輪進(jìn)行磨削。磨削時(shí)工件線速度、走刀量與方法1 類似，吃刀量可增大為0.03～0.06mm。這種方法效率有明顯提高。由于千頁輪在起動(dòng)時(shí)因離心力作用有效直徑會(huì)突然增大，啟動(dòng)前應(yīng)調(diào)整好千頁輪與鏡板之間的距離，防止千頁輪起動(dòng)的瞬間嚴(yán)重?fù)p傷鏡板。

　　實(shí)踐證明兩種方法均可行，方法2 效率高、精度好，粗糙度能達(dá)到Ra0.8。

　　3.2 數(shù)控技術(shù)研磨

　　研磨主要是為了進(jìn)一步改善鏡板的粗糙度，需設(shè)計(jì)研磨盤并澆注錫基軸承合金和選用適當(dāng)?shù)难心?/span>

　?。?）研磨盤厚度應(yīng)大于200mm，直徑應(yīng)大于鏡板環(huán)寬，自重較大，研磨效果好。

　?。?）研磨盤的研磨面應(yīng)澆注錫基軸承合金。要求合金材料純凈度高，不含雜質(zhì)，否則研磨過程中將會(huì)擦傷鏡面。錫基軸承合金需用靜力方式澆注，澆注時(shí)須保證錫基軸承合金層內(nèi)部成分均勻、致密、無雜質(zhì)。

　?。?）研磨盤端面的錫基軸承合金層應(yīng)足夠厚，新澆注合金層在加工后的厚度，通常應(yīng)大于30mm。原因在于錫基軸承合金層隨著研磨過程的進(jìn)行，會(huì)不斷減薄。研磨盤端面應(yīng)加工出截面為88 的6 條溝槽，其中在圓周方向有2 條（分別位于約1/3、2/3 半徑處），在徑向有4 條（45均布）。

　?。?）研磨用研磨粉應(yīng)選擇性能優(yōu)良可靠的白剛玉粉。如W28 白剛玉粉。研磨用潤滑劑，選擇液壓油和煤油混和。研磨時(shí)應(yīng)將研磨粉、液壓油和煤油充分混和、攪拌均勻，稠度適中，然后澆涂在鏡面上并保持濕潤，不能使研磨面形成干摩擦。

　?。?）研磨時(shí)研磨盤的聯(lián)接柄應(yīng)固定在刀架上，研磨盤與聯(lián)接柄用球面副聯(lián)接，靠自重懸壓在鏡板上。研磨時(shí)立車轉(zhuǎn)速約為5～7r/min，研磨盤因工件旋轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)外圓線速度差實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使研磨作用得以進(jìn)行。

　?。?）研磨后的鏡面，應(yīng)用專用清洗劑清洗干凈。另外，在同一走刀速度和轉(zhuǎn)速下鏡面內(nèi)圓比外圓的被研磨的多一些，這與鏡板偏差允許規(guī)則一致（鏡板公差范圍偏差允許規(guī)則內(nèi)圓低于外圓）。

　　3.3 數(shù)控技術(shù)拋光

　?。?）拋光盤主體用普通鋼板制作。拋光盤是由金絲絨包工業(yè)呢子，再包裹拋光盤主體而構(gòu)成。

　?。?）拋光劑，選擇氧化鉻拋光膏和氧化鉻軟膏，拋光效果良好。

　　（3）氧化鉻拋光膏和氧化鉻軟膏與煤油充分混和、攪拌均勻，稠度適中，然后涂在鏡面上并保持濕潤。

　?。?）鏡面拋光完工后的鏡板，應(yīng)用專用清洗劑清洗干凈，并且此時(shí)需要用潔凈的絲綢布清洗，若用普通布料纖維易粘附殘留在鏡面上。然后需立即進(jìn)行防銹處理，防銹后立即包裝。

　　（5）清洗后的鏡面，不能用手觸摸。檢查厚度時(shí)，應(yīng)在拋光之前進(jìn)行，拋光后不再進(jìn)行尺寸檢查，因拋光工序拋掉的余量很小可忽略不計(jì)。

　　注意：上述工序中煤油比例應(yīng)適中，因煤油滲透能力極強(qiáng)，其混合物可能滲透到鏡板表面使鏡板拋光后呈烏亮，一般情況我們期望鏡板的亮度高一點(diǎn)，但并不意味著烏亮比光亮的粗糙度差。

4 檢驗(yàn)方法及檢驗(yàn)結(jié)果

　?。?）該鏡板平面度運(yùn)用先進(jìn)儀器（如SDS11 型數(shù)字式水平儀，精度0.001mm/m） 進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果平面度0.0238mm；平行度已在研磨前運(yùn)用外徑千分尺測定，檢查結(jié)果0.02～0.03mm；粗糙度運(yùn)用袖珍式粗糙度儀檢查，檢查結(jié)果Ra0.2～Ra0.4。

　?。?）對于一般廠家而言不一定具備所有的測量儀器，但可以通過檢驗(yàn)員的經(jīng)驗(yàn)和檢定合格的0 級平尺等一般方法對粗糙度、平面度進(jìn)行判斷。將手掌置于鏡面100～200mm 上，鏡面成像能清晰地辨認(rèn)掌紋或人距鏡面1～1.5m 時(shí)鏡面成像能夠清晰地辨認(rèn)人臉視為粗糙度合格。通過對儀器顯示的結(jié)果與人的感觀判斷結(jié)果對比分析，通常情況對于一個(gè)長期從事機(jī)械加工檢驗(yàn)工作人員的判斷結(jié)果比儀器的判斷結(jié)果要高半級或基本一致，筆者認(rèn)為實(shí)際操作中此方法可信。用0 級平尺檢查平面度時(shí)一般借助塞尺的方法檢查。鏡板平面度與車床的卡盤跳動(dòng)和橫梁的直線度有必然的聯(lián)系，因此用平尺進(jìn)行檢查時(shí)必須兼顧回轉(zhuǎn)方向和直徑方向。

　　注意：進(jìn)入拋光階段就不能夠再用接觸性檢查手段檢查了。如果已加工好的鏡面不慎被手或其他直接接觸，鏡面將會(huì)極短時(shí)間內(nèi)生銹，一旦出現(xiàn)這種情況需立即清洗。

5 包裝

　　（1）清理鐵屑、灰塵、油污，用干絲綢布擦干凈，接著涂防銹脂，再貼二層氣相防銹紙。

　　（2）鏡板的孔、銷孔、螺孔防銹用FZT-3 冷涂型防銹脂。鏡板其他部位選涂FYT-4 黑色瀝青型防銹油，在涂刷前需要將防銹油用加溫煮的方法沉淀其中的夾雜物，使得防銹油成分均勻，以免擦傷鏡面。

　?。?）鏡板需要有專用的牢固木箱裝箱。木箱底層需要墊軟毛墊防振，鏡板用白絲綢包裹后，再放在軟毛墊上。鏡板的鏡面必須向上放置，鏡面上再放軟毛墊。

　　（4）鏡板放在木箱內(nèi)后，四周應(yīng)用木塊墊實(shí)防松，在保護(hù)好鏡面情況下，可加壓防振（如吊環(huán)裝在鏡板上，再固定牢固吊環(huán)），使鏡板在起吊和運(yùn)輸過程中獲得細(xì)致防護(hù)，不被損傷。

6 結(jié)語

　　運(yùn)用立車加工水輪發(fā)電機(jī)鏡板在大型水輪發(fā)電機(jī)組制造廠已是成熟的工藝技術(shù)。但對一般制造廠而言仍然處在摸索階段，筆者通過對3 臺(tái)鏡板用立車加工的過程進(jìn)行總結(jié)，供大家借鑒。大化及麒麟寺機(jī)組的鏡板投入實(shí)際運(yùn)行中，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)、使用要求，證明本文所述工藝實(shí)用性強(qiáng)，有一定的參考價(jià)值。