特殊管孔加工工艺探讨

摘要:本文主要阐述了锅炉集箱部件中特殊管孔的加工工艺。该管孔结构特殊，通过改进传统的管孔加工工艺，提高摇臂钻床的加工效率和加工质量，并对小直径的特殊管孔提出了新的结构和加工方法，提制了相应地管孔检验棒。

关键词:特殊管孔;加工工艺;检验棒

为提高锅炉效率，锅炉参数越来越高，目前我公司设计制造锅炉多为超临界和超超临界炉型，其中超超临界锅炉蒸汽温度较高，过热蒸汽出口温度一般为605℃，再热蒸汽出口温度623℃。为保证锅炉的性能和安全运行，必须精确控制各管的蒸汽流量来降低温度偏差，因此过热器和再热器入口集箱管孔均设计为特殊结构管孔型式。

1管孔结构

集箱上分布多个相同规格的管接头，焊接管孔坡口尺寸S和d2相同，通孔dr值不同，具体结构型式见图1，与常规集箱管接头管孔差异较大:通孔dr较小(与管接头内径相比);节流管孔中0．5mm台阶位置处平直段尺寸较大((d2－dr)/2)。常规加工时采用单个刀片加工，由于管孔结构特殊，刀片的吃刀量大，需要的扭矩大，加工过程中刀片易碎。为保证刀片承受较大的切削抗力需增加刀片厚度或选取更高强度的材料，且每个管孔对应特定的刀片，增加了制造成本。

2加工参数

金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力称为切削力。切削力来源于三个方面:克服被加工材料对弹性变形的抗力;克服被加工材料对塑性变形的抗力;克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。影响切削力的因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具材料以及刀具磨损状态。针对管孔的特殊形式，保证在满足刀具强度的前提下进行钻孔和坡口加工参数试验，按照产品材料特性和实际加工经验并参照《实用机械加工工艺手册》将开孔尺寸按每10mm分为一个等级确定钻孔参数，具体见表1。在管孔加工过程中，为保证管孔粗糙度在12．5以上，操作者可根据实际情况调整参数，理论上转速与进刀量应越小越好，但钻床的最高转速和进刀量不能超过表中数值。

3改进后的加工刀具

根据管孔的结构特点，把管孔焊接坡口划分为两部分，一部分为S尺寸包括R6圆角，另一部分为d2尺寸。为减少切削过程中刀体所承受的抗力，此管孔通过采用两把刀加工成型，刀具结构见图2。夹头两侧安装两把高速钢坡口刀，坡口刀1加工距管孔中心较近的平直坡口d2，坡口刀2加工距圆心较远的坡口S及R6圆角。根据不同的管孔dr值，通过调整坡口刀1和坡口刀2的距离可加工出多个不同尺寸的管孔，降低了制造成本。对于管孔中的0．5mm台阶采用用导柱钻头加工，实际加工过程中达到了预期目的，效果较好。

4特殊管孔加工工艺和结构改进

某工程中屏式过热器集箱中集箱规格219×50，材质12Cr1MoVG，管接头规格44．5×8．5，材质12Cr1MoVG，数量25个，管孔型式及具体布置见图3。4．1加工工艺由图3可知:管孔有6种结构，按设计尺寸需提制6种不同的导柱和导柱钻头，生产过程中需准备大量工装，加工管孔时需经常更换工装，不仅增加了制造成本，且生产效率低。经过分析研究，节流管孔只是通孔dr尺寸不同，其余坡口尺寸S和d2相同，因此确定以通孔drmin－1为基准加工节流管孔，最后扩孔满足设计要求。4．2通孔dr＜12mm时节流管孔结构改进以图4中编号6为例，通孔dr=11mm，节流管孔加工过程中刀片吃刀量较大，且导柱较细，加工过程中导柱易折断无法保证坡口顺利加工。为确保实际生产过程中节流管孔顺利加工，节流管孔结构更改如图4型式。

5检验棒

为保证锅炉的性能和安全运行，必须精确控制各管的蒸汽流量来降低温度偏差，其中节流管孔中通孔dr尺寸精确度尤为重要，因此确定加工后尺寸是否满足设计要求尤为重要，由于坡口S尺寸有一定的深度，通常为9～10mm，常规的千分尺很难测量，设计了检验棒用于检查dr是否满足要求，以通孔dr为11mm为例，具体结构见图6。生产制造时标记出管孔最小值和最大值，实际检验时保证11mm刻度线可以伸进管孔，11．4mm刻度线不能进入管孔，且检验棒在管孔中无晃动，确保管孔满足精度要求。

6结束语

通过对节流管孔加工工艺及结构的改进，不仅保证了产品质量，且提高了生产效率，降低了制造成本，解决了超超临界锅炉中12Cr1MoVG集箱通孔直径小于12mm的节流管孔加工难题，现已成功应用于多台锅炉的生产制造，并对以后同类型难题提供了解决问题的新思路和新方法。

作者:谢利成 姜志强 卢真玲 单位:高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室