可再生(shēng)能源正在全面(mian)挑戰傳統能源(yuan)的産出方式，比(bi)如2016年🐇光伏上網(wang)價格和風電電(dian)價均已出台下(xià)調方案📱。雖然趨(qū)勢如此，但國家(jia)能源局近年來(lai)的統計數據表(biao)明,發電量的七(qi)成仍源自火電(diàn)發電，包括水、風(fēng)、核電、太陽能等(deng)新🏃🏻能源并未對(duì)傳統能源形成(chéng)強勢沖擊。

可是(shì),目前國内電力(lì)市場已日趨飽(bao)和，在國家扶持(chí)👄新能源⁉️的政策(ce)下，火力發電等(deng)傳統發電形式(shì)“上大壓小”，采用(yong)‼️大功率設💃備已(yi)成為電力行業(ye)的共識。 

“大”帶來(lai)的挑戰

作為我(wǒ)國制造大型電(dian)力設備的主力(li)廠商，上海電氣(qi)電站設備㊙️有限(xiàn)公司發電機廠(chang)（SEPC）隸屬于上海電(diàn)氣集團股份有(yǒu)限公司電站集(ji)團，是與德國西(xī)門子公司合資(zī)的企業，主要從(cong)事火電、核電、燃(rán)機領域的大型(xing)發電機🆚成套産(chǎn)品的研發和制(zhì)造。

從2004年開始，上(shàng)海發電機廠火(huǒ)力發電機組的(de)生産、銷售、以♈及(ji)㊙️訂單數量連續(xu)保持世界第一(yi)。近幾年公司1000MW等(deng)級水氫冷機☀️組(zǔ)每年的訂單量(liàng)基本穩定在9000MW～13000MW範(fàn)圍内，國内市場(chǎng)占有率約80%，600MW等級(jí)水氫冷機☂️組年(nian)訂單量本穩定(dìng)在6000MW～9000MW，國内市場占(zhan)有率約60%，産品遠(yuǎn)銷🚩多個國家。

我(wo)國現有的300MW、600MW、1000MW水氫(qing)冷汽輪發電機(ji)效率、年運行小(xiao)時等參數均已(yi)達到國際先進(jin)水平，近年國家(jiā)規定國内能生(sheng)産的亞臨界600MW及(jí)以下容量機組(zu)一般不再進口(kou)，這加快了對我(wǒ)國電站建設制(zhì)造業的發展。電(diàn)站制造業是國(guó)家重要的基礎(chu)工業之一，法🐉國(guo)、德國、日本、俄羅(luó)斯、美國的大型(xíng)核電站、火電站(zhàn)的絕大部分機(jī)組都是本國制(zhì)造的。

随着“上大(da)壓小”政策的實(shi)施，SEPC目前已經形(xíng)成完善的💁空冷(leng)🥰50MW～200MW等級、雙水内水(shui)冷60MW～340MW等級、水氫冷(leng)200～1000MW等級等系列産(chan)品，在超超臨界(jiè)1000MW級火電、核電及(jí)燃氣輪發電機(jī)等重大項目上(shàng)實現了曆史性(xìng)突破，目前正在(zai)研發國際上最(zuì)大容✉️量的1800MW級核(he)電發電機👣、1200MW級火(huo)電發電機等産(chǎn)品，以形成新的(de)發電機核心技(ji)術，不斷提高企(qi)業核心競争力(lì)。走進SEPC的廠房，可(kě)看到：主廠房長(zhǎng)312米，寬36米，高34米，吊(diao)重能力可達500噸(dūn)，具備了可加工(gōng)目前世界上最(zui)大🌐容量——1800MW四極核(hé)電發🧑🏾‍🤝‍🧑🏼電機和年(nian)産量3000萬💰千瓦的(de)生産能力。

随着(zhe)等級的提升，發(fā)電設備尺寸也(ye)随之加大，動辄(zhe)上百噸、幾🥰十米(mǐ)的大型設備給(gěi)加工帶來的不(bú)僅僅是不❓便，加(jiā)🏒工難🚶度也随之(zhī)提升。

由于發電(diàn)設備産品的特(tè)性，對設備的可(kě)靠性有着🔞嚴格(ge)的要🙇🏻求。比如轉(zhuan)子是大型電力(li)設備—發電機中(zhōng)♉的核心部件，其(qi)🔞加工質量的好(hǎo)壞影響了發電(diàn)機的🈲運行質量(liang)。且轉子胚件🥵尺(chi)寸大，成本不菲(fēi)，供應有限，雖加(jia)工要求高，但也(ye)必須加工零失(shī)誤率。

此外發電(diàn)設備中其他一(yī)些典型關鍵零(ling)部件如轉子輪(lun)槽以及轉子嵌(qian)線鸠尾槽等的(de)切削加工，由于(yu)被加工材料屬(shu)于耐💛熱高😘強度(du)合金鋼、不鏽鋼(gāng)等難加工材料(liào)，切削🔞量大、切削(xuē)負荷💔重，對數♋控(kong)刀具的切削性(xing)能，諸📧如高溫紅(hong)硬性、彎曲剪切(qie)強度、抗磨損性(xìng)、抗粘接性、摩擦(cā)系數等有很高(gāo)的要求。

發電設(shè)備中典型關鍵(jian)零部件如轉子(zǐ)輪槽以及轉子(zǐ)嵌❤️線鸠🈲尾槽，屬(shǔ)于耐熱高強度(du)合金鋼、不鏽鋼(gāng)等難加工材料(liao)，切削量大、切削(xue)負荷重，對數控(kong)刀具的切削性(xìng)能有很高的要(yao)求

對1000MW及以上的(de)二級發電機轉(zhuan)子來說，其本體(ti)嵌線槽由于😘槽(cao)深深度大（100mm以上(shang)）,槽壁薄（15mm左右）如(ru)下圖所示，剛性(xing)差，易引起加♌工(gong)變形，加工困難(nán)。

對1000MW及以上的二(èr)級發電機轉子(zǐ)來說，整體靜态(tai)撓度🔴大，其本💁體(ti)嵌線槽由于槽(cao)深深度大,槽壁(bi)薄，剛性差，易引(yin)起加工變形，加(jiā)工困難

但難點(dian)正是關鍵點。控(kong)制和減少二極(jí)轉子嵌線槽㊙️的(de)切削變形，是提(ti)高轉子運轉精(jīng)度、保證發電機(ji)運行品🈚質的💃關(guān)鍵。一般來說👌嵌(qiàn)線槽在加工中(zhōng)發生變形，嵌線(xiàn)槽槽口變形量(liàng)可達到 0.5mm。要減小(xiao)變形，必須選擇(ze)合适的㊙️切削力(lì)并減小降低殘(cán)餘應力。這不僅(jǐn)對工藝工程師(shi)和操作人員提(tí)出了高要求，其(qí)高精度複雜型(xíng)面的切削對數(shù)控刀具🌈本身的(de)精度也提出🏃了(le)更高的🐕要求。

難(nán)點重重

機加工(gōng)是發電機組生(sheng)産的重要環節(jie)，發電機轉子、定(ding)子🐅、機座等🎯部件(jiàn)切削量很大，對(dui)機床和刀具要(yào)求都很高。汽輪(lun)發電機轉軸嵌(qiàn)線槽是采用專(zhuān)用可轉位轉子(zǐ)槽盤銑刀，在數(shu)控轉子槽銑床(chuáng)上加工而成。由(you)于轉軸材質為(wéi)高強度合金鋼(gang)，切削槽深、銑刀(dāo)直🏃🏻‍♂️徑大、切削速(sù)✊快，對刀具綜☎️合(hé)性能要求很高(gao)。

以轉子加工為(wei)例，鍛造出的原(yuan)材料工件首先(xiān)要經過車削，然(ran)後是銑削加工(gōng)。銑削分粗銑和(he)精銑，每個工序(xù)分兩步又分兩(liang)步走。“銑槽必須(xu)要分段，因為牽(qian)扯到轉子的動(dòng)平衡。”這💯是每個(gè)工藝操作人員(yuán)都所熟稔的。

轉(zhuan)子本體外圓有(you)一圈軸向方向(xiàng)的嵌線槽，業内(nei)也稱之為轉子(zǐ)縱樹型輪槽，有(yǒu)時每個轉子的(de)嵌線槽會多達(dá)30多🈲條。發電機轉(zhuǎn)子❤️槽形整體加(jia)工要求較高：整(zhěng)槽寬度公差要(yào)求≤0.2mm、等分度要求(qiú)≤0.02°、粗糙度要求≤Ra3.2，其(qi)次工藝要求的(de)加工效率要高(gāo)，需㊙️要兼顧機床(chuáng)加工性能及刀(dāo)具切削性能。

要(yao)提高産品的性(xìng)能一般有兩種(zhong)途徑，一是加大(da)資金投🔱資購買(mǎi)設備，或者求助(zhù)外協；還有一種(zhong)辦法就是對📧刀(dāo)具切削工藝進(jin)行改進——這是最(zuì)直接的手段🔞，如(rú)果刀具的切削(xue)效率能夠提高(gao)一倍💃，就相當于(yu)增加了一台機(ji)床，它帶來的效(xiao)果立竿見影🌏，事(shi)半功倍✍️。SEPC的轉子(zi)槽加工工序中(zhong)大🔴量使用了各(ge)種盤銑刀和鸠(jiū)尾銑刀，所用刀(dao)具以德國瓦爾(er)特公司提供👅的(de)可😄轉位盤銑刀(dāo)和可轉位鸠尾(wei)銑刀為主。

國内(nèi)發電機制造技(ji)術發展經曆了(le)三個階段，制造(zào)工♈藝也從手☎️工(gong)、機械、數顯加工(gōng)為主，逐步發展(zhǎn)到數控智能化(hua)加工，轉子嵌線(xian)槽内鸠尾槽的(de)加工刀具從之(zhī)前高速鋼材質(zhì)演變到可轉位(wei)刀片刀具。起初(chu)，SEPC和原來合作的(de)刀具供應商也(yě)已将部分方案(an)做成💃了硬質合(he)金⚽可轉位刀片(pian)方案。但其中一(yī)款刀具從👉定方(fāng)案到制造、試加(jiā)工、修改方案，幾(ji)次反複試加工(gong)總共花了☎️近兩(liǎng)年的時間🛀🏻，最終(zhong)仍然不符合技(jì)術要🏃求📧，最主要(yào)的原因在于整(zheng)體加工性能不(bú)好，工件的表面(miàn)質量無法保證(zhèng)。了☂️解到相關發(fa)電行業的㊙️一些(xie)成功案例後，具(jù)有較豐富🏃🏻經驗(yan)的瓦爾特🌏進入(ru)了SEPC的備選名單(dan)。

應用在300MW等級上(shang)的粗齒型粗銑(xi)盤銑刀是瓦爾(ěr)特和SEPC的首個合(he)作成果。因為轉(zhuǎn)子槽粗加工加(jiā)工餘量大🏃‍♀️，要求(qiú)良好的排屑功(gong)能，此外關鍵還(hai)不能出現拉鐵(tie)圈、磨痕。300MW的嵌線(xiàn)槽槽寬38mm,粗銑刀(dao)選用的切寬是(shì)36mm，單邊留1個毫米(mi)🥵左右精銑餘量(liàng)。常規的加工工(gong)藝是：第一步盤(pán)銑刀粗銑後鸠(jiu)尾槽🆚粗銑，接着(zhe)盤銑刀第二、三(san)💋…刀粗銑，結束後(hòu)再進行盤銑刀(dāo)精銑，一般都是(shi)整槽形一刀到(dào)底，然後再進行(hang)鸠尾精銑🌐。這其(qi)中所使用🚩的粗(cu)銑盤銑刀就是(shi)瓦爾特牌号為(wéi)WF341-6092000的✍️盤🔞銑刀，它采(cai)用卡口式刀座(zuo)設計，極适合用(yong)于電機轉子槽(cao)粗/精加工，刀體(ti)剛性極好，加工(gōng)效率高，特别是(shì)在精加工☁️時，表(biao)面無明🧡顯刀痕(hén)，粗糙🤩度非常好(hǎo)。

改變看得見

現(xian)在看起來一切(qiē)都很順利，但實(shi)際上雙方在設(shè)計這款刀具時(shí)，也是一波三折(she)。

由于轉子槽底(di)比較大，因此刀(dāo)具加工時受到(dào)的阻力比較大(da)，刀❌盤的抗震性(xìng)也會差一點。瓦(wǎ)爾特定制☀️的刀(dao)具最初被設計(jì)成波🍓浪形，效果(guǒ)并不理想，前後(hòu)實驗了3次：第一(yi)次把刀座做了(le)調整，第二次是(shi)把刀具運回到(dào)德國改進，但還(hai)有小缺陷，第三(san)次又重新訂做(zuò)了一套新的刀(dao)座。但是雙方都(dou)有着“不達目的(de)不罷休的勁📐頭(tou)”，數次在加工現(xian)場商讨試驗，最(zui)♈終提供出幾近(jìn)完美的👣解決方(fang)案。現在瓦🆚爾特(tè)刀具在SEPC的應用(yong)已經越來越多(duo)✍️，隻要有新的産(chǎn)品設計都會在(zài)第一時間看到(dao)瓦爾特資深技(jì)術人員的參與(yǔ)。

同時，降本增效(xiào)也是SEPC選擇刀具(jù)的重要條件。比(bǐ)如600MW鸠尾槽由高(gāo)速💔鋼刀具更換(huàn)為瓦爾特的刀(dāo)具後粗糙度由(you)原先的Ra6.3提高至(zhì)不大㊙️于Ra3.2，加工效(xiao)率由原先使用(yòng)高速鋼刀具加(jiā)工每個槽需90分(fèn)鐘，提高到使用(yòng)硬質合金刀具(jù)後隻需30分鐘。雖(suī)然刀片消耗成(chéng)本略高于高速(sù)鋼刀具方案，但(dan)由于加工工時(shi)減少，且加工進(jin)給量由于比原(yuán)先提高不少：可(kě)以從原來的不(bu)足100mm/min提高到240～280mm/min，綜合(he)計算下來，實際(ji)👣加工成本的降(jiang)低依然可♋觀。

目(mù)前，1000MW水氫冷、600MW水氫(qīng)冷III型、300MW水氫冷是(shi)SEPC訂單最多的拳(quán)頭産品，年産台(tai)份數在25～35台，每年(nian)總的産品制造(zào)容量穩💋定在2000~3000萬(wàn)千瓦（3000萬千瓦機(ji)組一年發電量(liang)可達2400億度）。此外(wài)水冷機組也是(shi)SEPC另一項引以㊙️為(wéi)傲的自主開發(fā)産品，至今已累(lei)積制造的水冷(lěng)機🌂組台份數超(chāo)過650台。目前，SEPC也已(yǐ)經在研發世界(jie)660MW最大水冷發電(dian)機組及1200MW等級世(shì)界最大二🔴極發(fā)電機機組。

随着(zhe)中國裝備制造(zào)業的發展，未來(lái)生産企業對機(jī)床和刀具的要(yao)求也越來越高(gao)。金屬切削機床(chuang)和刀💁具作為切(qiē)削加工的基礎(chǔ)㊙️工藝裝備，被稱(cheng)為 “孿生兄弟”，機(ji)床依靠優✨良的(de)“牙齒”才能發揮(hui)最佳作用。可以(yi)說刀具性能和(hé)質量直接影響(xiǎng)到整體生産效(xiào)率的📐高低、加工(gong)質量的好壞，以(yi)及生産技術水(shui)平和經濟💁效益(yì)，所以國🔴外企業(ye)才有“企業的紅(hong)利在刀刃上”的(de)✌️說法。SEPC正緻力于(yu)此。