CN104139282A - 一种纵向齿型带加工设备以及加工工艺 - Google Patents

一种纵向齿型带加工设备以及加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种纵向齿型带加工设备以及加工工艺，属于机械加工领域，包括转盘、旋转机构、车削机构、铣齿机构以及机座；旋转机构固定在机座上；转盘固定在旋转机构上，其侧壁环形分布有多个支撑板，每个支撑板上设有固定纵向齿型带的螺纹孔；机座上设有两个进给装置，进给装置位于转盘的两侧，车削机构固定于其中一个进给装置；铣齿机构固定于另一个进给装置。通过本发明提供的纵向齿型带加工设备以及加工工艺所制作出的纵向齿型带，其工艺性能完全符合规定，该纵向齿型带做出的燃气轮机密封件可承受超高温、超高压工况环境，确保燃气轮机在工作时密封部件不会出现故障。

Description

一种纵向齿型带加工设备以及加工工艺
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体而言，涉及一种纵向齿型带加工设备以及加工工艺。
背景技术
燃气轮机内各类机械密封部件是燃气轮机内非常重要的部件之一，在超高温、超高压工况的环境中工作，如果在加工制作中出现瑕疵将引发严重的事故。这类燃气轮机密封件需使用纵向齿型带来制作，现有技术中不存在这种纵向齿型带的加工设备及加工工艺。
发明内容
本发明提供了一种纵向齿型带加工设备以及加工工艺，旨在解决纵向齿型带的加工问题。
本发明是这样实现的：
一种纵向齿型带加工设备，包括转盘(101)、旋转机构(201)、车削机构(301)、铣齿机构(401)以及机座(501)；
所述旋转机构(201)固定在所述机座上，旋转机构(201)包括主轴(202)；
所述转盘(101)固定在所述主轴上，其侧壁周向分布有多个支撑板(102)，每个所述支撑板(102)上设有固定纵向齿型带的坯料的螺纹孔，支撑板(102)的工作面为弧形，所有支撑板(102)的弧形面的轴线与转盘(101)的轴线重合；
所述机座(501)上设有两个进给装置(502)，所述进给装置位于所述转盘(101)的两侧，所述车削机构(301)固定于其中一个进给装置(502)上；
所述铣齿机构(401)固定于另一个进给装置(502)上。
进一步地，所述车削机构(301)包括交流电机、减速机、车刀以及可固定砂轮的砂轮架(303)。
进一步地，所述铣齿机构(401)包括交流电机、减速机以及铣刀。
进一步地，所述旋转机构还包括交流电机和减速机。
进一步地，所述支撑板(102)上设有拉头(103)，所述拉头(103)的端部设有固定坯料的螺纹孔，侧部设有安装调节螺栓(104)的螺纹孔，所述调节螺栓(104)伸出所述拉头(103)，与所述支撑板(102)紧贴。
进一步地，所述机座(501)上设有配电箱(503)，所述配电箱(503)上转动连接有一个连杆(504)，所述连杆(504)上转动连接有操作台(505)。
一种纵向齿型带的加工工艺，包括：
成分分析：对材料的化学成分进行熔炼分析，其化学成分应满足以下要求，其中百分比含量为重量百分比：
C含量不超过0.13％
Si含量不超过1％
Mn含量不超过1％
P含量不超过0.02％
S含量不超过0.015％
Cr含量18％-21％
Ti含量2％-3％
Co含量15％-21％
Cu含量不超过0.2％
Fe含量不超过1.5％
Al含量1％-2％
B含量不超过0.02％
Zr含量不超过0.15％
余量为Ni；
力学性能测试，其力学性能应满足以下要求：
规定塑性延伸强度Rp0.2≥700MPa
抗拉强度Rm≥1100MPa
断后伸长率A≥15％；
硬度测试：抽取样品进行硬度测试，其硬度值至多为260HB，其中抽取样品中最高硬度值与最低硬度值之间的偏差至多为15HB；
切割下料：制作坯料；
钳工：对坯料进行倒角和去毛刺；
钻孔：在所述坯料的两端钻安装孔；
固定安装：将所述坯料安装到权利要求1所述的纵向齿型带加工设备的支撑板上；
车加工：通过所述车削机构对所述坯料进行车加工，使其宽度和厚度符合规定；
铣齿：通过所述铣齿机构对所述坯料进行铣齿，铣成符合要求的纵向齿型带；
修饰：将所述纵向齿型带从所述支撑板上拆下，去除周边毛刺；
校直：在校直机上对纵向齿型带校直，使其直线度达到设计要求；
时效处理：使纵向齿型带的硬度达到295HB-365HB。
进一步地，所述硬度测试中对于厚度不超过5mm的材料，其硬度值应不超过240HB。
进一步地，在硬度测试时按照以下方式进行取样：每批次至少抽取10％进行测试，并且保证取样数不低于10件；若该批次中总样少于10件，则该批次所有材料全部进行硬度测试。
进一步地，所述固定安装的方法为：
将所述坯料用螺栓固定到所述支撑板上，通过轴承将坯料碾压成与支撑板匹配的圆弧形；
将所述坯料从支撑板上取下，在坯料的内弧面涂抹AB胶；
将坯料用螺栓固定到所述支撑板上，并通过AB胶使坯料与支撑板贴合，待AB胶固化后再进行车加工。
通过本发明提供的纵向齿型带加工设备以及加工工艺所制作出的纵向齿型带，其工艺性能完全符合规定，该纵向齿型带做出的燃气轮机密封部件可承受超高温、超高压工况环境，确保燃气轮机在工作时密封部件不会出现故障。
附图说明
图1示出了纵向齿型带的主视图；
图2示出了纵向齿型带的侧视图；
图3示出了本发明提供的纵向齿型带加工设备中装有坯料的支撑板的结构；
图4示出了本发明提供的纵向齿型带加工设备主视图；
图5示出了本发明提供的纵向齿型带加工设备俯视图。
具体实施方式
请参阅图1及图2，为纵向齿型带601的结构图，本发明中所采用的材料为NiCr20Co18Ti。材料在成型后应进行固溶退火热处理，在进行固溶退火热处理时，应采取惰性气体保护措施，保证钢带无氧化皮、无开裂。工艺参数如下：
固溶退火温度：1050～1150℃；冷却方式：空冷或风冷。
对于厚度≤5mm的材料，固溶退火温度应选择1150℃，保温时间应3～5分钟。
分析偏差应符合GB/T14992-1994中规定，其成分含量应符合以下要求：
C含量不超过0.13％；
Si含量不超过1％；
Mn含量不超过1％；
P含量不超过0.02％；
S含量不超过0.015％；
Cr含量18％-21％；
Ti含量2％-3％；
Co含量15％-21％；
Cu含量不超过0.2％；
Fe含量不超过1.5％；
Al含量1％-2％；
B含量不超过0.02％；
Zr含量不超过0.15％；
余量为Ni。
进行力学性能测试，其力学性能应满足以下要求：
规定塑性延伸强度Rp0.2≥700MPa；
抗拉强度Rm≥1100MPa；
断后伸长率A≥15％。
取样规则按GB/T3280的规定执行，拉伸试验方法按GB/T228规定执行。
为保证材料的加工性能，应控制固溶退火后的硬度值。按固溶处理炉批次，每炉至少抽取10％(至少10片)测试硬度，如果某一炉总数少于10件，则应全部进行硬度测试。确保硬度值≤260HB；对于厚度≤5mm的材料，硬度值应≤240HB。
同时需满足抽取样品中最高硬度值和最低的硬度值偏差不超过15HB。
为评定材料的力学性能，进行力学性能工艺试验。根据材料的熔炼炉号及固溶退火热处理炉批次取样，每一个炉批次(同熔炼炉、同固溶退火炉批)取样进行时效处理，每一批次取一个试样拉伸。取样规则按GB/T3280的规定执行，拉伸试验方法按GB/T228、GB/T231规定执行。
切割下料，制作坯料。切割下料时可采用水切割或者激光切割，保证切割边无微裂纹。本发明中采用水切割的方式纵向下料。
在坯料上进行划线钻孔并修好毛刺。
请参阅图3-图5，本发明提供的纵向齿型带加工设备包括转盘101、旋转机构201、车削机构301、铣齿机构401以及机座501；旋转机构201水平固定在机座501上，旋转机构201包括交流电机、减速机以及主轴202，主轴202的一端与减速机连接；转盘101的中心竖直的固定在主轴202的另一端上，转盘101竖直放置，其侧壁周向均匀分布有8个支撑板102。
支撑板102通过螺栓固定在转盘101的边缘，支撑板102远离转盘101轴线的一边(即工作面：固定纵向齿型带坯料的一面)为弧形，每个支撑板102的弧形面的轴线都与转盘101的轴线重合，每个支撑板102的一侧开有固定纵向齿型带的坯料602的螺纹孔；另一侧开有一个固定拉头103的螺纹孔，拉头103的顶端设有固定坯料602的螺纹孔，侧部设有安装调节螺栓104的螺纹孔，调节螺栓104旋拧在该螺纹孔中，并且两端伸出拉头103，一端为可调节端，另一端与支撑板102紧贴。
拉头103与支撑板102共同组成一个调紧机构：拉头103与支撑板102通过一个螺栓固定，因此两者之间的角度可调节；通过调节螺栓104的旋拧，可调节拉头103与支撑板102之间的角度，从而调节安装在支撑板102上的坯料602的松紧度，确保坯料602与支撑板102贴合。
机座501上设有两个进给装置502，进给装置502位于转盘101周向的两侧，车削机构301固定于其中一个进给装置502上，车削机构301包括车刀302、交流电机、减速机以及可固定砂轮的砂轮架303；铣齿机构401固定于另一个进给装置502上，包括交流电机、减速机以及指状圆柱形的铣刀402。
砂轮架303上可固定砂轮，对坯料602进行磨削和修整；车刀302可对坯料602进行车工；铣刀402可对坯料602进行铣齿加工。
进给装置502水平放置，并且可在水平面内左右以及前后移动，进给装置502上设有调节进给装置502左右前后移动的手轮。
机座501的一侧设有配电箱503，配电箱503的顶部与一个连杆504的一端转动连接，连杆504的另一端与操作台505转动连接，操作台505上设有控制旋转机构201、车削机构301以及铣齿机构401的按钮或旋钮。操作台505以及连杆504可在水平面内转动，方便从各个位置操控该设备。机座501上还包括电源箱、变频驱动箱等其他设备。
坯料602的毛刺修正完即可用上述的纵向齿型带加工设备对其进行加工，先将坯料602固定到支撑板102上，用轴承碾压使坯料602形成圆弧形，能紧贴着刚性转盘101，然后将坯料602从支撑板102上松下来后，在内弧面均匀涂抹AB胶，再将坯料602粘贴到支撑板102上，通过螺栓紧固，接触牢固不得有松动或虚接触。
首先对坯料602进行车加工，将坯料602的厚度以及宽度车到要求的规格。车工后也可对坯料602进行磨削，使其表面更光洁，尺寸精度更高。
车削时先进行粗车和倒角，车之前进行对刀，若要车削的量较多，应分多次进行加工，不可一次车到位。车削时启动旋转机构，使转盘快速转动，通过移动进给装置控制进给量。磨削时将砂轮装在砂轮架上，启动旋转机构以及车削机构301，对坯料602进行磨削。
车工后进行铣齿，在坯料602上铣出符合要求的齿。铣齿时开启旋转机构以及铣齿机构401，从中间的齿开始铣，尽量保证左右对称，铣齿时也不能一次到位，要分3-4次进行铣削，并确保最终齿宽及齿形符合要求。铣削完后需修整齿型、齿尖的毛刺等。
待坯料602加工成符合要求的纵向齿型带601后，将其从支撑板上取下，冷却后进行修饰，修整各处的毛刺。修整完需进行校直，在专用的校直机上进行校直，使其直线度达到设计要求。
最后进行时效处理，使纵向齿型带的硬度达到295HB-365HB。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纵向齿型带加工设备，其特征在于，包括转盘(101)、旋转机构(201)、车削机构(301)、铣齿机构(401)以及机座(501)；
所述旋转机构(201)固定在所述机座上，旋转机构(201)包括主轴(202)；
所述转盘(101)固定在所述主轴上，其侧壁周向分布有多个支撑板(102)，每个所述支撑板(102)上设有固定纵向齿型带的坯料的螺纹孔，支撑板(102)的工作面为弧形，所有支撑板(102)的弧形面的轴线与转盘(101)的轴线重合；
所述机座(501)上设有两个进给装置(502)，所述进给装置位于所述转盘(101)的两侧，所述车削机构(301)固定于其中一个进给装置(502)上；
所述铣齿机构(401)固定于另一个进给装置(502)上。
2.根据权利要求1所述的纵向齿型带加工设备，其特征在于，所述车削机构(301)包括交流电机、减速机、车刀以及可固定砂轮的砂轮架(303)。
3.根据权利要求1所述的纵向齿型带加工设备，其特征在于，所述铣齿机构(401)包括交流电机、减速机以及铣刀。
4.根据权利要求1所述的纵向齿型带加工设备，其特征在于，所述旋转机构还包括交流电机和减速机。
5.根据权利要求1所述的纵向齿型带加工设备，其特征在于，所述支撑板(102)上设有拉头(103)，所述拉头(103)的端部设有固定坯料的螺纹孔，侧部设有安装调节螺栓(104)的螺纹孔，所述调节螺栓(104)伸出所述拉头(103)，与所述支撑板(102)紧贴。
6.根据权利要求1所述的纵向齿型带加工设备，其特征在于，所述机座(501)上设有配电箱(503)，所述配电箱(503)上转动连接有一个连杆(504)，所述连杆(504)上转动连接有操作台(505)。
7.一种纵向齿型带的加工工艺，其特征在于，包括：
成分分析：对材料的化学成分进行熔炼分析，其化学成分应满足以下要求，其中百分比含量为重量百分比：
C含量不超过0.13％
Si含量不超过1％
Mn含量不超过1％
P含量不超过0.02％
S含量不超过0.015％
Cr含量18％-21％
Ti含量2％-3％
Co含量15％-21％
Cu含量不超过0.2％
Fe含量不超过1.5％
Al含量1％-2％
B含量不超过0.02％
Zr含量不超过0.15％
余量为Ni；
力学性能测试，其力学性能应满足以下要求：
规定塑性延伸强度Rp0.2≥700MPa
抗拉强度Rm≥1100MPa
断后伸长率A≥15％；
硬度测试：抽取样品进行硬度测试，其硬度值至多为260HB，其中抽取样品中最高硬度值与最低硬度值之间的偏差至多为15HB；
切割下料：制作坯料；
钳工：对坯料进行倒角和去毛刺；
钻孔：在所述坯料的两端钻安装孔；
固定安装：将所述坯料安装到权利要求1所述的纵向齿型带加工设备的支撑板上；
车加工：通过所述车削机构对所述坯料进行车加工，使其宽度和厚度符合规定；
铣齿：通过所述铣齿机构对所述坯料进行铣齿，铣成符合要求的纵向齿型带；
修饰：将所述纵向齿型带从所述支撑板上拆下，去除周边毛刺；
校直：在校直机上对纵向齿型带校直，使其直线度达到设计要求；
时效处理：使纵向齿型带的硬度达到295HB-365HB。
8.根据权利要求7所述的纵向齿型带加工工艺，其特征在于，所述硬度测试中对于厚度不超过5mm的材料，其硬度值应不超过240HB。
9.根据权利要求7所述的纵向齿型带加工工艺，其特征在于，在硬度测试时按照以下方式进行取样：每批次至少抽取10％进行测试，并且保证取样数不低于10件；若该批次中总样少于10件，则该批次所有材料全部进行硬度测试。
10.根据权利要求7所述的纵向齿型带加工工艺，其特征在于，所述固定安装的方法为：
将所述坯料用螺栓固定到所述支撑板上，通过轴承将坯料碾压成与支撑板匹配的圆弧形；
将所述坯料从支撑板上取下，在坯料的内弧面涂抹AB胶；
将坯料用螺栓固定到所述支撑板上，并通过AB胶使坯料与支撑板贴合，待AB胶固化后再进行车加工。
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