為了更清晰、真實的了解數控機床用刀具和量儀在我國重大機械裝備制造業中的需求和應用現狀,尤其是為了進一步明確在關鍵零部件切削加工中,國產數控刀具和量儀的現狀及其與國外先進技術和產品的差距,以便有助于客觀、科學的確認:在“十一五”期間及今后一段時間內,我國工具行業在數控刀具和數字化測量儀器領域的攻關方向和目標,2008年6月,作者有幸參加了由中國機床工具工業協會組織的、對核電風電裝備制造業及工具制造業部分廠商的調研,對我國數控刀具和量儀在國家重要機械裝備制造業中的現狀和發展有了更深刻的感受。

  一、核電風電設備制造業中數控刀具和數字化量儀應用現狀

  能源裝備制造業,尤其是清潔能源如核電、風電設備制造業近年發展迅猛。發電設備中一些典型關鍵零部件如汽輪機葉片、轉子輪槽以及汽輪發電機轉子嵌線槽等的切削加工,由于被加工材料屬于耐熱高強度合金鋼、不銹鋼等難加工材料,切削量大,切削負荷重,對數控刀具的切削性能,諸如高溫紅硬性、彎曲剪切強度、抗磨損性、抗粘接性、摩擦系數等有很高的要求。與此同時,高精度復雜型面的切削對數控刀具本身的精度也提出了更高的要求。因此,這些發電裝備典型零件的加工和檢測,在一定程度上代表并反映了先進切削技術及先進數控刀具、先進數字化測量技術及測量儀器的最新成果和水平,備受工具制造行業的關注。此外,調研所見到的高精度、大規格風電增速傳動箱齒輪成形加工和測量,以及傳動滾動絲桿硬切削成形加工等新技術也給人留下了深刻印象。

  1.汽輪機葉片型面的數控切削加工

  當今,汽輪機葉片五軸聯動數控切削加工工藝已得到廣泛應用。汽輪機葉片數量大、規格多、輪廓形狀復雜、精度高,難加工。而具有耐熱、高強度、抗腐蝕的高性能合金鋼工件材質更增加了切削加工的難度,因而對葉片數控刀具的可轉位刀片基體材質和涂層性能要求很高。目前,工廠加工中大多采用的仍是國外硬質合金涂層刀具/刀片。在調研中了解到,對于整體鍛件沖擊式水輪機葉輪葉片的加工還有待攻關。關于汽輪機葉片形狀精度的檢測,通常采用三坐標測量機進行點位測量,如采用PC-DMIS BLADE軟件在三坐標測量機上進行測量及葉片參數分析;或在現場用樣板光隙法檢測,但是后者缺乏定量判定。企業期待市場上能提供方便應用于生產現場、能對批量葉片實現快速精密測量的數字化儀器。

  2.汽輪機轉子樅樹型輪槽的數控切削加工

  加工汽輪機轉子樅樹型輪槽的成形銑刀精度要求很高,型線精度達微米級。目前國產化(包括汽輪機廠自行開發)的樅樹型輪槽銑刀(M42高速鋼基體+TiAlN涂層)的切削性能和精度基本上已能滿足用戶需求,正逐步進入生產現場,替代進口。

  3.汽輪發電機轉軸嵌線槽的數控切削加工

  汽輪發電機轉軸嵌線槽是采用專用可轉位轉子槽銑刀,在數控轉子槽銑床上加工而成。由于轉軸材質為高強度合金鋼,切削槽深,銑刀直徑大,切削速度高
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