可再生(shēng)能源正在(zài)全面挑戰(zhan)傳統能源(yuan)的産出方(fang)式🚶，比如2016年(nian)光伏上網(wǎng)價格和風(fēng)電電價均(jun1)已出台下(xià)調方案。雖(sui)然趨勢如(ru)此✊，但國家(jiā)能源局近(jìn)年來的統(tong)計數據表(biao)👌明,發電量(liang)的七🆚成仍(réng)源👄自火電(diàn)發電，包括(kuo)水、風、核電(diàn)、太⛷️陽能等(deng)新能源并(bing)未對傳統(tǒng)能源形成(chéng)強勢沖擊(jī)。

可是,目前(qian)國内電力(lì)市場已日(rì)趨飽和，在(zai)國家扶持(chí)新能源的(de)㊙️政策下，火(huǒ)力發電等(deng)傳統發電(dian)形式“上大(dà)壓小”，采用(yong)大功率設(she)♌備已成為(wei)電力行業(yè)的共識。 

“大(da)”帶來的挑(tiao)戰

作為我(wǒ)國制造大(da)型電力設(she)備的主力(lì)廠商，上海(hai)電氣電站(zhàn)💁設🚩備🈲有限(xiàn)公司發電(dian)機廠（SEPC）隸屬(shǔ)于上海電(dian)氣集團🔞股(gu)份有限公(gōng)司電站集(jí)團，是與德(de)國西門子(zǐ)公司合資(zī)的企業，主(zhǔ)要從事火(huǒ)電👣、核電、燃(ran)機領域的(de)大型發電(diàn)機🚩成套産(chǎn)品的研發(fa)和制造。

從(cóng)2004年開始，上(shang)海發電機(ji)廠火力發(fā)電機組的(de)生産、銷售(shou)、以及訂單(dan)🤟數量連續(xù)保持世界(jie)第一。近幾(ji)年公司🏒1000MW等(děng)級水氫冷(lěng)機組每年(nián)的✉️訂單量(liang)基本穩定(ding)在9000MW～13000MW範圍内(nèi)，國内💃🏻市場(chang)占有率約(yue)㊙️80%，600MW等級水🔴氫(qing)冷機⛷️組年(nián)訂單量本(běn)穩定在6000MW～9000MW，國(guó)内市場占(zhan)有率約60%，産(chǎn)品遠銷多(duō)個國家。

我(wo)國現有的(de)300MW、600MW、1000MW水氫冷汽(qì)輪發電機(jī)效率、年運(yun)行小時等(deng)參數均已(yǐ)達到國際(ji)先進水平(ping)，近年國家(jiā)規定國🤞内(nèi)能☁️生産的(de)亞📐臨界600MW及(ji)以⭐下容量(liang)機組一般(bān)不再進口(kou)，這加快了(le)對我國電(dian)站建設制(zhi)造業❗的發(fa)展。電站制(zhi)造業是國(guo)家重要的(de)基礎工業(yè)之一，法國(guo)、德國、日本(běn)、俄羅斯、美(měi)國的大型(xíng)核電站、火(huǒ)電站的絕(jue)大部分機(ji)組都是本(ben)國制造的(de)。

随着“上大(dà)壓小”政策(cè)的實施，SEPC目(mù)前已經形(xing)成完善的(de)空冷⚽50MW～200MW等級(ji)、雙水内水(shui)冷60MW～340MW等級、水(shui)氫冷200～1000MW等級(jí)等系列産(chǎn)品，在超超(chāo)❌臨界🐅1000MW級火(huǒ)電、核電及(jí)燃氣輪發(fa)電機等重(zhong)大項目😘上(shàng)實現了曆(li)史性突破(pò)🆚，目前正在(zài)研發國際(ji)上最大容(rong)💜量的1800MW級核(he)電發電機(jī)、1200MW級火電發(fa)電機等産(chan)‼️品，以形成(chéng)新的發電(diàn)機核心技(ji)術，不斷提(ti)高企業核(hé)心競争力(li)。走進SEPC的廠(chang)房，可看到(dao)：主廠房長(zhǎng)312米，寬36米，高(gāo)34米，吊重能(néng)力可達500噸(dūn)，具備了可(ke)加工目前(qián)世界上最(zuì)大容量——1800MW四(sì)極核電發(fā)電機和年(nián)産量3000萬千(qiān)瓦的生産(chan)能力。

随着(zhe)等級的提(tí)升，發電設(she)備尺寸也(ye)随之加大(dà)，動辄♻️上百(bǎi)✏️噸、幾十😄米(mi)的大型設(she)備給加工(gong)帶來的不(bú)僅僅是不(bu)便，加💔工難(nán)🈲度也🏃‍♀️随之(zhī)提升。

由于(yu)發電設備(bei)産品的特(te)性，對設備(bei)的可靠性(xìng)有着嚴格(ge)的☎️要求💁。比(bǐ)如轉子是(shi)大型電力(li)設備—發電(diàn)機中的核(hé)心部✔️件，其(qí)加工質量(liàng)的好壞影(yǐng)響了發電(dian)機的運行(hang)質🐇量。且轉(zhuǎn)子胚件尺(chi)寸大，成本(ben)不菲，供應(ying)有限，雖加(jiā)工要求高(gao)，但也必須(xu)加工零失(shi)誤率。

此外(wài)發電設備(bèi)中其他一(yi)些典型關(guan)鍵零部件(jiàn)如轉子輪(lun)槽以及轉(zhuan)子嵌線鸠(jiu)尾槽等的(de)切削加工(gong)，由于被加(jiā)工材料屬(shǔ)于耐熱高(gāo)強度合金(jīn)鋼、不鏽鋼(gang)等難加工(gong)材料，切削(xue)量大、切削(xue)負荷重，對(dui)數控刀具(ju)的切削性(xìng)能，諸如高(gāo)溫紅硬性(xing)、彎曲剪切(qiē)強度、抗磨(mo)損性、抗粘(zhan)接性、摩擦(cā)系數等有(you)很高的要(yào)求。

發電設(shè)備中典型(xing)關鍵零部(bù)件如轉子(zǐ)輪槽以及(ji)轉子嵌線(xian)鸠尾槽，屬(shu)于耐熱高(gāo)強度合金(jīn)鋼、不鏽鋼(gang)等難加工(gong)材料，切削(xue)量大、切🎯削(xuē)負荷重，對(dui)數控刀具(ju)的切削性(xing)能有很高(gāo)的要求

對(dui)1000MW及以上的(de)二級發電(dian)機轉子來(lai)說，其本體(tǐ)嵌線槽由(you)于🚶槽🐇深深(shen)度大（100mm以上(shàng)）,槽壁薄（15mm左(zuǒ)右）如下圖(tú)所示，剛性(xing)差，易引起(qǐ)加🐇工變形(xing)，加工困難(nán)。

對1000MW及以上(shang)的二級發(fā)電機轉子(zi)來說，整體(tǐ)靜态撓度(du)大，其本體(ti)嵌線槽由(yóu)于槽深深(shēn)度大,槽壁(bì)薄，剛性差(cha)，易引起加(jiā)工變形，加(jiā)👌工困難

但(dàn)難點正是(shì)關鍵點。控(kong)制和減少(shao)二極轉子(zǐ)嵌線槽的(de)☂️切削變🔱形(xing)，是提高轉(zhuǎn)子運轉精(jing)度、保證發(fa)電機運行(hang)品質的關(guān)鍵。一般來(lái)說🎯嵌線槽(cao)在加工中(zhong)發生變🚶形(xíng)，嵌線槽槽(cao)口變形量(liàng)可達到 0.5mm。要(yào)減小變形(xing)，必須選擇(zé)合适的切(qie)削力并👄減(jiǎn)小降低殘(can)餘應力。這(zhe)不僅對工(gong)藝工程師(shi)和操作人(ren)員提出了(le)高要求，其(qí)高精度複(fu)雜型面的(de)切削對數(shu)控刀具本(ben)身的精度(du)也提出了(le)更高的🌈要(yào)求。

難點重(zhong)重

機加工(gong)是發電機(ji)組生産的(de)重要環節(jie)，發電機轉(zhuan)子、定子、機(ji)座等部件(jian)切削量很(hěn)大，對機床(chuang)和刀具要(yao)求都很高(gāo)。汽輪發電(dian)機轉軸👅嵌(qiàn)線槽是采(cai)用專用可(kě)轉位轉子(zi)槽盤銑🍉刀(dao)，在數控轉(zhuan)子槽銑床(chuang)上加工而(ér)成。由于轉(zhuǎn)軸材質為(wéi)高強度合(he)金☔鋼，切削(xue)槽🏃🏻深、銑刀(dāo)直徑大、切(qiē)削速🐇快，對(duì)刀具綜合(hé)性能要求(qiú)很高。

以轉(zhuǎn)子加工為(wéi)例，鍛造出(chū)的原材料(liào)工件首先(xian)要經過車(chē)削，然後是(shì)銑削加工(gong)。銑削分粗(cū)銑和精銑(xǐ)，每個工序(xù)分兩步又(yòu)分兩步走(zǒu)。“銑槽必須(xū)要分段，因(yin)為牽扯到(dào)轉子的動(dòng)平衡。”這是(shi)每個☁️工藝(yi)操作人員(yuán)都所熟稔(ren)的。

轉子本(běn)體外圓有(yǒu)一圈軸向(xiàng)方向的嵌(qiàn)線槽，業内(nèi)也稱㊙️之為(wéi)轉子縱樹(shù)型輪槽，有(yǒu)時每個轉(zhuǎn)子的嵌線(xiàn)槽會多達(dá)30多條。發電(dian)機🏃🏻‍♂️轉子槽(cáo)形整體加(jia)工要求較(jiào)高：整槽寬(kuan)🏃🏻‍♂️度公差要(yào)求≤0.2mm、等分度(dù)要求≤0.02°、粗糙(cāo)度要求≤Ra3.2，其(qi)次工藝要(yao)求的加工(gong)效率要高(gāo)，需要兼顧(gu)機👣床加工(gōng)性能及刀(dao)具切削性(xìng)能。

要提高(gao)産品的性(xing)能一般有(yǒu)兩種途徑(jìng)，一是加大(da)資金投資(zī)購💃🏻買設備(bei)，或者求助(zhù)外協；還有(you)一種辦法(fa)就是對刀(dāo)具切削✨工(gōng)藝進行改(gai)進——這是最(zui)直接的手(shǒu)段，如果刀(dāo)具的切削(xue)效率能夠(gou)提高一倍(bèi)，就相當于(yú)增加了一(yī)台機床，它(tā)帶來的效(xiào)果立竿見(jiàn)影，事半功(gong)倍🏃。SEPC的轉子(zi)槽加工工(gōng)序中大量(liang)使用了各(gè)種盤銑刀(dāo)和鸠尾銑(xi)刀，所用刀(dāo)具以德國(guó)瓦爾特公(gong)司提供的(de)可轉位盤(pan)銑刀和可(ke)轉位鸠尾(wei)銑刀為主(zhǔ)。

國内發電(dian)機制造技(jì)術發展經(jing)曆了三個(gè)階段，制造(zào)工藝也從(cóng)手工、機械(xiè)、數顯加工(gōng)為主，逐步(bu)發展到數(shu)控智能化(huà)加工，轉子(zi)嵌線槽内(nei)鸠尾槽的(de)加工刀具(jù)🐉從之前🚶‍♀️高(gao)速鋼材質(zhi)演變到可(kě)轉位刀片(pian)刀具。起初(chu)，SEPC和原來合(he)作的刀具(jù)供應商也(ye)已将部分(fen)方案做成(cheng)了硬質合(he)金可轉位(wei)刀片方案(àn)。但其中❌一(yī)款刀具從(cong)定方案到(dào)制㊙️造、試加(jia)工、修改方(fāng)案，幾次反(fan)複試加工(gong)總共花了(le)近兩年的(de)時間，最終(zhōng)仍然不符(fú)合技術要(yào)求，最主要(yào)的原因在(zài)于整體加(jia)工性能不(bú)好，工件的(de)表面質量(liàng)無法保證(zheng)。了解到相(xiàng)關發電行(hang)業的一些(xie)成功案例(li)後，具有💛較(jiao)豐富經驗(yan)的瓦爾特(te)進入了SEPC的(de)備選名單(dan)。

應用在300MW等(děng)級上的粗(cu)齒型粗銑(xǐ)盤銑刀是(shì)瓦爾特和(hé)SEPC的👌首個✉️合(hé)作成果。因(yin)為轉子槽(cáo)粗加工加(jiā)工餘量大(dà)，要求良好(hǎo)的排屑功(gōng)能，此外關(guān)鍵還不能(neng)出現拉鐵(tie)㊙️圈、磨痕。300MW的(de)嵌線槽槽(cao)寬38mm,粗銑刀(dāo)選用的切(qie)寬是36mm，單邊(bian)✂️留1個毫米(mi)左右精銑(xi)餘量。常規(guī)的加工工(gong)藝是：第一(yī)步盤銑刀(dāo)粗銑後鸠(jiū)尾槽粗銑(xǐ)，接着盤銑(xi)刀第二、三(san)…刀粗銑，結(jié)束後再進(jìn)行盤銑刀(dāo)精銑，一般(ban)都是整槽(cáo)形一刀到(dào)底，然後再(zài)進行鸠尾(wei)精銑。這其(qí)中所使用(yong)的粗銑盤(pán)銑刀就是(shi)🔞瓦爾特牌(pái)号為WF341-6092000的盤(pan)🌈銑刀，它采(cǎi)❓用卡口式(shì)🐉刀座設計(jì)，極适合用(yong)于電機轉(zhuǎn)子槽⭐粗/精(jing)加工，刀體(ti)剛性極好(hao)，加工效率(lǜ)高，特别是(shì)在精加工(gong)時，表面無(wu)明顯刀痕(hén)，粗糙度非(fei)常好。

改變(bian)看得見

現(xian)在看起來(lái)一切都很(hen)順利，但實(shí)際上雙方(fang)在設計🥵這(zhe)💃🏻款刀具時(shi)🔞，也是一波(bo)三折。

由于(yu)轉子槽底(dǐ)比較大，因(yin)此刀具加(jia)工時受到(dào)的阻力比(bi)💔較大⭐，刀盤(pan)的抗震性(xìng)也會差一(yi)點。瓦爾特(tè)定制🐇的刀(dāo)具最初被(bei)設計成波(bo)浪形，效果(guǒ)并不理想(xiang)，前後實驗(yan)了3次：第一(yi)次把刀座(zuo)做了調整(zhěng)，第二次是(shì)把刀具運(yun)回到德國(guó)改進，但還(hái)有小🔅缺陷(xian)，第三⭐次又(you)重新訂做(zuo)了一套新(xīn)的刀座。但(dan)是雙方都(dōu)有着“不達(da)目的🌐不罷(bà)休的勁頭(tóu)”，數次在加(jia)工現場商(shang)讨試驗，最(zui)✂️終提供出(chū)幾近完美(mei)的解決方(fang)案。現在瓦(wǎ)爾特刀具(jù)在SEPC的應用(yong)已經越來(lai)越多，隻要(yao)有新的産(chan)品設計都(dou)會在第一(yi)時間看到(dào)瓦爾特資(zī)深技🛀🏻術人(ren)員的參與(yǔ)。

同時，降本(ben)增效也是(shì)SEPC選擇刀具(ju)的重要條(tiao)件。比如600MW鸠(jiū)☎️尾槽🔴由高(gao)速鋼刀具(jù)更換為瓦(wa)爾特的刀(dao)具後粗糙(cāo)🤩度由🐇原先(xiān)‼️的Ra6.3提高至(zhì)不大于Ra3.2，加(jia)工效率由(yóu)原先使用(yòng)高速鋼💜刀(dao)具加工每(měi)個槽需90分(fen)鐘，提高到(dào)使用硬質(zhi)㊙️合金刀具(jù)後隻需30分(fen)鐘。雖然刀(dao)片消耗成(cheng)本略高于(yu)🌈高速鋼刀(dao)具方案，但(dàn)由于加工(gōng)工時減少(shao)，且加工進(jin)❤️給量由于(yu)比原💋先提(ti)高不少：可(ke)以從原來(lái)的不足100mm/min提(tí)高到240～280mm/min，綜合(hé)計算下來(lai)，實際👣加工(gōng)成本的降(jiàng)低依然可(ke)觀。

目前，1000MW水(shui)氫冷、600MW水氫(qing)冷III型、300MW水氫(qīng)冷是SEPC訂單(dān)最多的拳(quán)頭産品，年(nian)産⛹🏻‍♀️台份數(shù)在25～35台，每年(nián)總的産品(pǐn)制造容量(liàng)穩定在2000~3000萬(wàn)千瓦（3000萬千(qian)瓦🌂機組一(yi)年發電量(liàng)可達2400億度(du)）。此外水冷(lěng)機組也是(shì)SEPC另一項引(yǐn)以🌈為傲的(de)自主開發(fā)産品，至今(jin)已累積制(zhì)造的水冷(lěng)機組台份(fèn)數超過650台(tái)。目🈲前，SEPC也已(yǐ)經在研發(fa)世界660MW最大(da)水冷發電(diàn)機組及1200MW等(deng)級🌍世界最(zui)大二🐇極發(fa)電機機組(zǔ)。

随着中國(guo)裝備制造(zao)業的發展(zhan)，未來生産(chǎn)企業對機(jī)床和刀具(jù)的🔱要求也(ye)越來越高(gāo)。金屬切削(xuē)機床和刀(dāo)具作🤩為切(qie)削加工的(de)🐕基礎👅工藝(yi)裝備，被稱(cheng)為 “孿生兄(xiōng)弟”，機床依(yi)靠優☎️良的(de)“牙🥵齒”才能(néng)發揮最佳(jia)作用。可以(yǐ)說刀具性(xing)㊙️能和質量(liàng)直接影響(xiang)到整體生(shēng)産效率的(de)高低、加工(gōng)質量的好(hǎo)壞，以及生(sheng)産技術水(shui)平和經濟(ji)效益，所以(yǐ)國外企業(ye)才有“企業(ye)✔️的紅利在(zai)刀刃上”的(de)說法。SEPC正緻(zhi)力于此。