为了更清晰、真实的了解数控机床用和量仪在我国重大机械装备制造业中的需求和应用现状,尤其是为了进一步明确在关键切削加工中,国产数控和量仪的现状及其与国外先进技术和产品的差距,以便有助于客观、科学的确认:在“十一五”期间及今后一段时间内,我国工具行业在数控和数字化测量仪器领域的攻关方向和目标,2008年6月,作者有幸参加了由中国机床工具工业协会组织的、对核电风电装备制造业及工具制造业部分厂商的调研,对我国数控和量仪在国家重要机械装备制造业中的现状和发展有了更深刻的感受。

  一、核电风电设备制造业中数控和数字化量仪应用现状

  能源装备制造业,尤其是清洁能源如核电、风电设备制造业近年发展迅猛。发电设备中一些典型关键如汽轮机叶片、转子轮槽以及汽轮发电机转子嵌线槽等的切削加工,由于被加工材料属于耐热高强度合金钢、不锈钢等难加工材料,切削量大,切削负荷重,对数控的切削性能,诸如高温红硬性、弯曲剪切强度、抗磨损性、抗粘接性、摩擦系数等有很高的要求。与此同时,高精度复杂型面的切削对数控本身的精度也提出了更高的要求。因此,这些发电装备典型零件的加工和检测,在一定程度上代表并反映了先进切削技术及先进数控、先进数字化测量技术及测量仪器的最新成果和水平,备受工具制造行业的关注。此外,调研所见到的高精度、大规格风电增速传动箱齿轮成形加工和测量,以及传动滚动丝杆硬切削成形加工等新技术也给人留下了深刻印象。

  1.汽轮机叶片型面的数控切削加工

  当今,汽轮机叶片五轴联动数控切削加工工艺已得到广泛应用。汽轮机叶片数量大、规格多、轮廓形状复杂、精度高,难加工。而具有耐热、高强度、抗腐蚀的高性能合金钢工件材质更增加了切削加工的难度,因而对叶片数控的可转位刀片基体材质和涂层性能要求很高。目前,工厂加工中大多采用的仍是国外硬质合金涂层/刀片。在调研中了解到,对于整体锻件冲击式水轮机叶轮叶片的加工还有待攻关。关于汽轮机叶片形状精度的检测,通常采用进行点位测量,如采用PC-DMIS BLADE软件在上进行测量及叶片参数分析;或在现场用样板光隙法检测,但是后者缺乏定量判定。企业期待市场上能提供方便应用于生产现场、能对批量叶片实现快速精密测量的数字化仪器。

  2.汽轮机转子枞树型轮槽的数控切削加工

  加工汽轮机转子枞树型轮槽的成形铣刀精度要求很高,型线精度达微米级。目前国产化(包括汽轮机厂自行开发)的枞树型轮槽铣刀(M42高速钢基体+TiAlN涂层)的切削性能和精度基本上已能满足用户需求,正逐步进入生产现场,替代进口。

  3.汽轮发电机转轴嵌线槽的数控切削加工

  汽轮发电机转轴嵌线槽是采用专用可转位转子槽铣刀,在数控转子槽上加工而成。由于转轴材质为高强度合金钢,切削槽深,铣刀直径大,切削速度高
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