CN106141599B - Qjb系列汽轮机主轴的加工制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法，包括：粗车主轴外形→主轴热处理→主轴探伤→主轴热处理去应力→车主轴热处理后的变形量，且车主轴两头至总长，并加工主轴两端的中心孔→磨出找正用的基准圆→半精车主轴外形，磨镀铬处的底径外圆及相邻的临近外圆→研磨中心孔→磨出精车用的找正圆和端面→精车主轴外形、留下磨削余量→磨出主轴各部外圆→主轴铣键槽→主轴去毛刺。利用本发明提供的QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法，能够解决现有加工方法中存在的各种缺陷。

Description

QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，更为具体地，涉及一种QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法。

背景技术

QJB系列主轴是一种关键、重要的零件，其上装有轮盘组件，油封，轴向推力轴承，随主轴一起高速旋转，左、右端有轴瓦(滑动轴承)支撑，要求主轴所有外圆各部同心，回转精度高，两边镀铬档处与碳环组件直接接触，要求配合严格，避免汽缸体内的高压蒸汽泄漏，否则会影响到设备应有的工作能力和机器多项性能指标，在主轴工作时，碳环内孔与镀铬档外圆作相对高速旋转，因此，对主轴镀铬档质量要求非常高，必须使用时经久耐磨，以保证机械产品的质量、性能，所以主轴的加工质量，特别是镀铬档的加工精度、质量尤为重要，其质量好坯直接影响到机器的正常运转与否，关系到主轴乃至整机的使用寿命。然而此系列的主轴加工还没成功的经验可参照、借鉴，只能边生产加工、边摸索，会存在如下问题：

1、由于主轴热处理变形不可预期，加之影响变形的因素较多、经验不足，导致粗车主轴所放的余量不够或太多，余量太多增加后面加工工作量，增大切削变形，余量太少，则造成后面加工余量不够，难以完成后续加工，甚至报废，造成重大经济损失。

2、由于主轴两端的中心孔不同心，导致在加工主轴两头镀铬处的底径外圆时，基准不统一，再加上找正有误差，镀层又薄(0.08-0.1mm)，所以加工出的底径外圆与中心孔不同心，镀铬后磨削，就会出半边厚半边薄的状况，达不到图纸的要求和质量。

3、主轴的镀铬工作，是在外协单位进行，之间需要对主轴进行运输、周转，加工中装夹等操作，因此，经常会出现中心孔损伤的情况，使磨削加工无法达到图纸的要求和精度。

4、在主轴镀铬之前，由于镀铬处两端的相邻外圆，没有经过特别的工艺处理，所以在主轴镀完铬以后，发现主轴的两端有5-8mm宽处镀不到满，达不到图纸要求，不能无法保证质量。

所有这些问题目前还没有解决方法，有待解决，也只有解决了这些问题，才能保证产品的质量和要求，才能为新产品的制造、开发保驾，护航。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法，以解决上述背景技术中所提出的问题。

本发明提供一种QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法，包括：

步骤S100：粗车主轴的外形，将主轴直径的总余量控制在13-14mm之间；

步骤S101：对主轴进行热处理；

步骤S102：车掉主轴热处理后的变形量；

步骤S103：在对主轴探伤后，进行退火热处理；

步骤S104：车掉主轴退火热处理后的变形量，且车主轴的两端至总长，并在主轴的两端分别加工中心孔；

步骤S105：通过双顶针分别在主轴的两端和中间位置磨出完全同心的外圆；

步骤S106：半精车主轴的外形，留下后续精车、磨削用的余量；

步骤S107：以步骤S105磨出的三处外圆为基准，修正主轴两端的中心孔，使主轴两端的中心孔同心；

步骤S108：以主轴两端同心的中心孔为基准，利用双顶针同时在主轴左右两端待镀铬的位置磨出底径外圆，使得底径外圆与主轴两端的中心孔完全同心；

步骤S109：对主轴左右两端待镀铬的位置进行镀铬；

步骤S110：通过双顶针分别在主轴的两端和中间位置磨出完全同心的外圆；

步骤S111：以步骤S110磨出的三处外圆为基准，精车主轴的外形，留下磨削用的余量；其中，精车出的外形所形成的轴心与中心孔同心；

步骤S112：按照主轴的要求磨削各处外圆和端面；

步骤S113：对主轴进行铣键槽、去毛刺处理。

本发明的有益效果为：

1、原工艺所预测确定的7mm的主轴加工余量严重不足，后经多次试验，找到了变形量，并重新确定14mm的加工余量和各级工序加工余量，解决了余量问题。

2、通过步骤S105在主轴上磨出的三处外圆作为基准圆，通过该基准圆修正主轴两端的中心孔，保证两个中心孔同心，以同心的中心孔为基准，同时加工主轴左、右镀铬处的底径外圆，使得底径外圆与中心孔完全同心从而实现镀铬、磨削加工后镀铬层，均匀一致，保证了主轴镀铬质量。

3、通过研磨两头中心孔，以消除中心孔不应有的缺陷，从而提高中心孔的粗糙度和质量，为磨削加工提供质量保证。

4、在加工主轴镀铬处的底径外圆的同时，加工与底径外圆相邻的临近外圆，确定主轴镀铬处的底径外圆与相邻外圆的高度差在0.2-0.3mm之间，从而解决了镀铬处底径外圆始终不能镀满的问题。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

本发明提供的QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法，包括：

步骤S100：粗车主轴的外形，将主轴直径的总余量控制在13-14mm之间。

经过多次试验可得，主轴的第一次热处理变形量在5-6mm，第二次热处理变形量在1-2mm，后面众多加工过程中，切削应力释放产生变形、装夹变形，总共余量12mm左右，安全起见将主轴的总余量控制在13-14mm之间。

步骤S101：对主轴进行热处理。

对主轴进行热处理的过程如下：

首先，在主轴的一端钻起吊孔，便于主轴热处理时起吊和装夹，然后，用铁丝将主轴挂放到加热炉内，加热到870°±10°温度后，开始保温，在保温2.5小时后，从加热炉中取出主轴空冷或水冷到常温，热处理后主轴的硬度为HB207-269，经过试验得知，主轴平放热处理变形较大，竖直放置热处理变形相对较小，因此，在主轴的一端钻起吊孔，主轴外形尽量简单，对称热处理变形较小，反之变形大。

步骤S102：车掉主轴热处理后的变形量。

热处理后主轴会出现中间或两端或一端，无法估计的弯曲变形，且变形量大小不一，也不能预见，因此需要车掉该变形量，留下后面热处理、半精车、精车、磨削用的余量，在车掉主轴热处理后的变形量的同时车掉起吊孔。

步骤S103：在对主轴探伤后，进行退火热处理。

探伤检查主轴的内、外缺陷，主轴在退火热处理有变形，但较前面热处理变形小，进行退火热处理是为了去除主轴的内应力。

步骤S104：车掉主轴退火热处理后的变形量，且车主轴的两端至总长，并在主轴的两端分别加工中心孔。

车掉主轴退火热处理后的变形量，留下半精车、精车、磨削用的余量，同时，在主轴的两端分别加工中心孔。

在主轴的两端分别加工中心孔的过程为：按照主轴的最终长度尺寸将原有的中心孔车掉后，重新加工中心孔。

步骤S105：通过双顶针分别在主轴的两端和中间位置磨出完全同心的外圆。

主轴中间位置的外圆的直径大于两端位置的外圆的直径，将这三个外圆作为后续半精车主轴镀铬处的底径外圆的找正基准，同时作为后续修正主轴两端中心孔的基准，保证主轴两端中心孔同心，从而保证主轴两端各部与中心孔的同心，余量均匀。

步骤S106：半精车主轴的外形，留下后续精车、磨削用的余量。

步骤S107：以步骤S105磨出的三处外圆为基准，修正主轴两端的中心孔，使主轴两端的中心孔同心。

现有技术没有预先磨出中心孔作为找正基准的三处外圆，而是以主轴退火热处理后变了形的外形为基准找正，导致基准自身误差大，找正误差也大，另外，现有技术中，主轴两端的中心孔是分别找正进行加工的，致使两头中心孔不能完全同心。而本发明中，主轴两端的中心孔分别通过基准进行修正，以保证两个中心孔完全同心。具体地，通过搭中心架找正后修出主轴两端的中心孔达到同心。

步骤S108：以主轴两端同心的中心孔为基准，利用双顶针同时在主轴左右两端待镀铬的位置磨出底径外圆，使得底径外圆与主轴两端的中心孔完全同心。

通过双顶针顶车主轴左右两端待镀铬处的底径外圆，使两个底径外圆与主轴两端的中心孔完全同心，彻底解决镀铬层半边厚、半边薄的问题。

在主轴左右两端待镀铬的位置磨出底径外圆的同时，加工与底径外圆相邻的临近外圆，保持底径外圆与临近外圆的高度差在0.2-0.3mm之间，以解决主轴镀铬处的底径外圆始终不能镀满的问题。

步骤S109：对主轴左右两端待镀铬的位置进行镀铬。

镀铬的过程为：首先，将主轴上不需要电镀的部位保护好，然后，将主轴需要电镀的位置放入电镀槽或容器中，之后，对电镀容器里的电镀液通电，使得电镀液中析出的金属离子，在电流的作用下，移动、沉积到需要电镀的主轴表面进行覆盖。

对主轴进行镀铬作用在于，提高主轴的表面硬度，增加高速旋转中主轴的耐磨强度，保证主轴的应有质量。在本发明中，主轴的镀层厚度为0.3mm，如果镀层厚度过厚，价格太贵，如果镀层厚度过薄，则磨削时加工不出要求的主轴。

由于主轴的镀铬工作，是在外协单位进行，之间需要对主轴进行运输、周转，加工中装夹等操作，因此，经常会出现中心孔损伤的情况，使磨削加工无法达到图纸的要求和精度。为了解决上述问题，在对主轴进行镀铬后，在车床上对主轴两端的中心孔进行研磨，研磨中心孔的目的在于，提高中心孔定位锥面的粗糙度，以及消除中心孔碰伤，扎伤，不圆等等缺陷，为磨削加工提供了保证。

步骤S110：通过双顶针分别在主轴的两端和中间位置磨出完全同心的外圆。

由于在半精车的过程中，步骤105在主轴上磨出的三处外圆会被车掉，需要在精车前为精车准备找正用的基准，所以，需要再次通过双顶针分别在主轴的两端和中间位置磨出完全同心的外圆。

步骤105在主轴上磨出的三处外圆，是为半精车准备找正用的基准，便于加工前找正，而步骤S110在主轴上磨出的三处外圆是为了后续精车准备找正用的基准，以保证主轴的非磨削处与中心孔同心。

步骤S111：以步骤S110磨出的三处外圆为基准，精车主轴的外形，留下磨削用的余量；其中，精车出的外形所形成的轴心与中心孔同心。

在本发明的一个具体实施例中，主轴的直径留下磨削用的余量为0.3mm。

步骤S112：按照主轴的要求磨削各处外圆和端面。

步骤S113：对主轴进行铣键槽、去毛刺处理。

其具体过程为：用V型块将主轴放在数控铣床上，并用压板压紧固定主轴，找正上母线和侧母线后，对称轴心线铣出要求的键槽，然后由钳工锉修键槽口壁处的毛刺。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法，包括：

步骤S100：粗车主轴的外形，将所述主轴直径的总余量控制在13-14mm之间；

步骤S101：对所述主轴进行热处理；

步骤S102：车掉所述主轴热处理后的变形量；

步骤S103：在对所述主轴探伤后，进行退火热处理；

步骤S104：车掉所述主轴退火热处理后的变形量，且车所述主轴的两端至总长，并在所述主轴的两端分别加工中心孔；

步骤S105：通过双顶针分别在所述主轴的两端和中间位置磨出完全同心的外圆；

步骤S106：半精车所述主轴的外形，留下后续精车、磨削用的余量；

步骤S107：以步骤S105磨出的三处外圆为基准，修正所述主轴两端的中心孔，使所述主轴两端的中心孔同心；

步骤S108：以所述主轴两端同心的中心孔为基准，利用所述双顶针同时在所述主轴左右两端待镀铬的位置磨出底径外圆，使得所述底径外圆与所述主轴两端的中心孔完全同心；

步骤S109：对所述主轴左右两端待镀铬的位置进行镀铬；

步骤S110：通过所述双顶针分别在所述主轴的两端和中间位置磨出完全同心的外圆；

步骤S111：以步骤S110磨出的三处外圆为基准，精车所述主轴的外形，留下磨削用的余量；其中，精车出的外形所形成的轴心与所述中心孔同心；

步骤S112：按照所述主轴的要求磨削各处外圆和端面；

步骤S113：对所述主轴进行铣键槽、去毛刺处理。

2.如权利要求1所述的QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法，其中，在步骤S109之后、步骤S110之前，包括：研磨所述中心孔。

3.如权利要求1所述的QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法，其中，在所述主轴左右两端待镀铬的位置磨出底径外圆的同时，加工与所述底径外圆相邻的临近外圆，所述底径外圆与所述临近外圆的高度差在0.2-0.3mm之间。

4.如权利要求1所述的QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法，其中，在步骤S109中，所述主轴的镀层厚度为0.3mm。

5.如权利要求1所述的QJB系列汽轮机主轴的加工制造方法，其中，在步骤S111中，所述主轴的直径留下磨削用的余量为0.3mm。