CN107414434A - 一种orc膨胀机发电装置涡轮的加工方法 - Google Patents

一种orc膨胀机发电装置涡轮的加工方法 Download PDF

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柯益
段昌文
袁华
李成科
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    • B23P15/006—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine wheels
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract

本发明公开了一种ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法：(1)、对毛坯端面进行粗车得到零件并对零件进行探伤；(2)、粗车零件，去除零件大余量；(3)、检查零件材料机械性能；(4)、半精车零件端面以及外子午面，并在零件内部一次性车通内孔(5)、划两边流道铣削基准线；(6)、铣流道；(7)、半精车外子午面以及内孔，调整外子午面与内孔的跳动要求；(8)、粗动平衡试验；(9)、超速试验；(10)、精车零件端面、外子午面以及内孔；(11)、在零件上画键槽以及端面孔位置基准线；(12)、加工键槽；(13)、钻端面孔；(14)、动平衡试验；(15)、对零件进行探伤；(16)、钳，去毛刺。本发明具有误差小，精度高的优点。

Description

一种ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法
技术领域
本发明涉及涡轮加工技术领域；特别是涉及一种ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法。
背景技术
近年来，受到国家大力发展清洁能源政策的鼓励，以及国家产业政策的扶持，使得ORC膨胀机发电装置有了更加广阔的市场。涡轮是ORC膨胀机发电装置的关键零件，它的加工质量直接影响了ORC膨胀机发电装置的工作效率。涡轮与主轴连接，并随主轴一起转动，从而起到压缩空气、提高工作效率的作用。
现在市场上使用的涡轮一般为双流道结构形式，解决了涡轮迟滞的问题。双流道结构形式的涡轮是将涡轮的进气管道从一个流道分为两个流道，可以增加废气排除的速度，提高排气效率，增大气体排放压力，从而使得涡轮更加快速的旋转，减少涡轮迟滞。在加工双流道结构形式的涡轮时，需要兼顾两边流道的设计要求，因此双流道结构形式的涡轮加工困难，技术难度大。
在涡轮材料方面，由于此涡轮采用的是17-4PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)，这种材料切削性能较差。在铣削流道时，一般使用整体硬质合金刀具来加工，但由于这种材料切削性能较差，使用常规的刀具来加工流道不仅加工难度较大，而且对刀具的损耗很严重，效率低，难以达到技术要求。双流道结构形式的涡轮的工作要求使得两个流道的加工要求高，但是目前的加工涡轮流道的方法采用多个基准，导致误差大，严重影响双流道结构形式的涡轮的使用。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种加工误差小，工作效率高，更好的满足双流道结构的涡轮的使用要求的ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，包括以下步骤：
(1)、对毛坯端面进行粗车得到零件并对零件进行探伤；
(2)、粗车零件，去除零件大余量；
(3)、检查零件材料机械性能；
(4)、半精车零件端面以及外子午面，并在零件内部一次性车通内孔；
(5)、划两边流道铣削基准线；
(6)、铣流道；
(7)、半精车外子午面以及内孔，调整外子午面与内孔的跳动公差；
(8)、粗动平衡试验；
(9)、超速试验；
(10)、精车零件端面、外子午面以及内孔；
(11)、在零件上画键槽以及端面孔位置基准线；
(12)、加工键槽；
(13)、钻端面孔；
(14)、精动平衡试验；
(15)、对零件进行探伤；
(16)、钳，去毛刺。
作为优化，步骤(4)中，半精车时分两步进行，第一步，用软三爪夹持外圆，车出其中一端端面、外子午面，并车通内孔，第二步，软三爪夹外圆，靠平已半精车端面，找正内孔，然后半精车另一端。
作为优化，步骤(4)中，半精车时采用数控立车加工。
作为优化，步骤(6)中，铣流道时采用五轴加工中心进行。
作为优化，步骤(6)中，铣流道时采用定轴铣削方式，首先使用可转位铣刀来粗加工，去除大余量，然后用整体硬质合金立铣刀进行半精加工，最后再用专用硬质合金带锥度的球头铣刀来进行精加工。
作为优化，步骤(6)中，在零件两端中任意一端铣削好的流道内做标记。
作为优化，步骤(10)中，精车分三步进行，第一步，使用车工具装夹找正，并车出大外圆；第二步，以精车好的外圆为定位基准，软三爪夹持外圆，精车一端端面、外子午面、内孔，两档要求高的内孔一刀车出；第三步，精车时以外圆定位，软三爪夹持外圆，靠平已精车好的端面，找正内孔后精车另一端全部尺寸。
作为优化，步骤(10)中，精车时使用精度高的数控立车加工。
作为优化，所述车工具装夹采用装夹工装实现，所述装夹工装包括一个底座，所述底座中间向上凸出延伸形成定位轴套，所述定位轴套内向上设置有芯轴，所述芯轴上端旋接有螺母。
作为优化，步骤(12)中，加工键槽采用慢走丝机床加工。
本发明的有益效果是：
(1)、整个加工过程中采用内孔为加工基准，可以更好的保证加工得到的双流道结构形式的涡轮的质量，更好的满足实际工作的需求。采用本方法得到的双流道结构形式的涡轮的寿命长，采用同一基准，加工效率高，对刀具的磨损少。
(2)、步骤(4)中一次性车通内孔，得到整个零件在加工过程中的定位基准，加工方便，定位准确性高，加工得到的零件的误差小。
(3)、步骤(6)中，铣流道时采用五轴加工中心进行，五轴加工中心可以更好的对流道曲面进行加工，加工得到的流道的质量高，精度高。
(4)、步骤(6)中，为了防止两边流道铣削时弄错方向及位置，所以在其中一边铣削好的流道内做标记；
(5)、步骤(7)中，半精车外子午面以及内孔，调整外子午面与内孔的跳动要求，为后续粗动平衡试验以及超速试验加工定位基准，保证外子午面与内孔的跳动要求，防止因外子午面与内孔跳动超差，导致零件超速试验时震动过大无法达到超速试验要求。
(6)、步骤(8)中的粗动平衡试验可以用于检测零件的质量，步骤(14)中的精动平衡试验，可以在零件满足质量要求的前提下，去除较少的材料，使得零件的外形更美观，更好的进行减重。同时精动平衡试验控制零件重心与旋转中心的偏心距，间接控制零件在工作时的震动，能够更好地防止零件在工作时震动大造成烧机等情况。
(7)、步骤(9)中，对零件进行超速试验，检查零件的综合强度，更好的满足使用要求，提高质量。
(8)、步骤(10)中，进行精车，是为了保证端面及型线的尺寸及形位公差要求。
(9)、步骤(13)中，端面孔，即加工两边端面螺孔，用作动平衡配重使用。钻孔时以内孔及划线来控制起始角度位置，为保证螺孔的圆周均布，减少螺孔位置及螺孔深度对动平衡的影响，使用精度较高的加工中心加工。
(10)、步骤(1)以及步骤(15)中，探伤是为检查零件是否存在裂纹等缺陷，更好的保证零件的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为采用本发明方法得到的双流道结构形式的涡轮的总体装配示意图。
图2为图1中涡轮装配在主轴上的结构示意图。
图3为用于安装涡轮的装夹工装上安装有涡轮的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时：如图1～图3所示，一种ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，包括以下步骤：
(1)、对毛坯端面进行粗车得到零件3并对零件3进行探伤；
(2)、粗车零件3，去除零件3大余量；
(3)、检查零件3材料机械性能；
(4)、半精车零件3端面以及外子午面，并在零件3内部一次性车通内孔；
(5)、划两边流道铣削基准线；
(6)、铣流道；
(7)、半精车外子午面以及内孔，调整外子午面与内孔的跳动公差；
(8)、粗动平衡试验；
(9)、超速试验；
(10)、精车零件3端面、外子午面以及内孔；
(11)、在零件3上画键槽以及端面孔位置基准线；
(12)、加工键槽7；
(13)、钻端面孔；
(14)、精动平衡试验；
(15)、对零件3进行探伤；
(16)、钳，去毛刺。
本具体实施方式中，步骤(4)中，半精车时分两步进行，第一步，用软三爪夹持外圆，车出其中一端端面、外子午面，并车通内孔，第二步，软三爪夹外圆，靠平已半精车端面，找正内孔，然后半精车另一端。
作为优化，步骤(4)中，半精车时采用数控立车加工。
本具体实施方式中，步骤(6)中，铣流道时采用五轴加工中心进行。
本具体实施方式中，步骤(6)中，铣流道时采用定轴铣削方式，首先使用可转位铣刀来粗加工，去除大余量，然后用整体硬质合金立铣刀进行半精加工，最后再用专用硬质合金带锥度的球头铣刀来进行精加工。
本具体实施方式中，步骤(6)中，在零件两端中任意一端铣削好的流道内做标记。
本具体实施方式中，精车分三步进行，第一步，使用车工具装夹找正，并车出大外圆；第二步，以精车好的外圆为定位基准，软三爪夹持外圆，精车一端端面、外子午面、内孔，两档要求高的内孔一刀车出；第三步，精车时以外圆定位，软三爪夹持外圆，靠平已精车好的端面，找正内孔后精车另一端全部尺寸。
本具体实施方式中，步骤(10)中，精车时使用精度高的数控立车加工。
本具体实施方式中，所述车工具装夹采用装夹工装实现，所述装夹工装包括一个底座1，所述底座1中间向上凸出延伸形成定位轴套2，所述定位轴套2内向上设置有芯轴4，所述芯轴4上端旋接有螺母5。
本具体实施方式中，步骤(12)中，加工键槽7采用慢走丝机床加工。加工完成后得到的双流道结构形式的涡轮通过键槽7以及键固定安装到主轴6上。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、对毛坯端面进行粗车得到零件并对零件进行探伤；
(2)、粗车零件，去除零件大余量；
(3)、检查零件材料机械性能；
(4)、半精车零件端面以及外子午面，并在零件内部一次性车通内孔；
(5)、划两边流道铣削基准线；
(6)、铣流道；
(7)、半精车外子午面以及内孔，调整外子午面与内孔的跳动公差；
(8)、粗动平衡试验；
(9)、超速试验；
(10)、精车零件端面、外子午面以及内孔；
(11)、在零件上画键槽以及端面孔位置基准线；
(12)、加工键槽；
(13)、钻端面孔；
(14)、精动平衡试验；
(15)、对零件进行探伤；
(16)、钳，去毛刺。
2.根据权利要求1所述的ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，其特征在于，步骤(4)中，半精车时分两步进行，第一步，用软三爪夹持外圆，车出其中一端端面、外子午面，并车通内孔，第二步，软三爪夹外圆，靠平已半精车端面，找正内孔，然后半精车另一端。
3.根据权利要求2所述的ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，其特征在于，步骤(4)中，半精车时采用数控立车加工。
4.根据权利要求1所述的ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，其特征在于，步骤(6)中，铣流道时采用五轴加工中心进行。
5.根据权利要求4所述的ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，其特征在于，步骤(6)中，铣流道时采用定轴铣削方式，首先使用可转位铣刀来粗加工，去除大余量，然后用整体硬质合金立铣刀进行半精加工，最后再用专用硬质合金带锥度的球头铣刀来进行精加工。
6.根据权利要求5所述的ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，其特征在于，步骤(6)中，在零件两端中任意一端铣削好的流道内做标记。
7.根据权利要求1所述的ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，其特征在于，步骤(10)中，精车分三步进行，第一步，使用车工具装夹找正，并车出大外圆；第二步，以精车好的外圆为定位基准，软三爪夹持外圆，精车一端端面、外子午面、内孔，两档要求高的内孔一刀车出；第三步，精车时以外圆定位，软三爪夹持外圆，靠平已精车好的端面，找正内孔后精车另一端全部尺寸。
8.根据权利要求7所述的ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，其特征在于，步骤(10)中，精车时使用精度高的数控立车加工。
9.根据权利要求7所述的ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，其特征在于，所述车工具装夹采用装夹工装实现，所述装夹工装包括一个底座，所述底座中间向上凸出延伸形成定位轴套，所述定位轴套内向上设置有芯轴，所述芯轴上端旋接有螺母。
10.根据权利要求1所述的ORC膨胀机发电装置涡轮的加工方法，其特征在于，步骤(12)中，加工键槽采用慢走丝机床加工。
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