可再生(shēng)能源正在全面(mian)挑戰傳統能源(yuan)的産出方式，比(bǐ)如2016年光❄️伏上網(wǎng)價格和風電電(dian)價均已出台下(xià)調⁉️方案。雖然趨(qu)勢如此，但國💘家(jiā)能源局近年來(lái)的統計數據表(biǎo)明,發電量的七(qi)成仍源自火電(diàn)🌈發電，包括水、風(feng)、核電、太陽能等(děng)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(bǎo)和，在國家扶持(chí)新🌍能源的政策(cè)下，火力發電等(deng)傳統發電形式(shi)“上大壓小”，采用(yòng)大功率設備已(yi)♉成為電力行業(yè)的共識。 

“大”帶來(lái)的挑戰

作為我(wo)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(dian)氣集團股份有(you)限🈲公司電站集(ji)團，是與德國西(xi)門子公司合資(zī)的企業，主要從(cong)☀️事火電、核電、燃(ran)🌈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(huo)力發電機組的(de)生産、銷售、以及(ji)🍉訂單數量連續(xù)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(liang)基本穩定在9000MW～13000MW範(fàn)圍内，國内🆚市場(chang)占有率約🧑🏽‍🤝‍🧑🏻80%，600MW等級(ji)水氫冷機組年(nian)訂單量本穩定(ding)在✊6000MW～9000MW，國内市場占(zhàn)有率約60%，産品遠(yuan)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(xiǎo)時等參數均已(yi)達到國際先進(jin)水平，近年國家(jia)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(kǒu)，這加快了對我(wǒ)國電💘站建設制(zhi)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(guó)、德國、日本、俄羅(luo)斯、美國的大型(xing)核🔞電站、火電站(zhan)的絕大部分✌️機(jī)組都是本國制(zhì)造的。

随着“上大(dà)壓小”政策的實(shi)施，SEPC目前已經形(xíng)成完善的空冷(lěng)50MW～200MW等級、雙🥵水内水(shuǐ)冷60MW～340MW等級、水氫冷(lěng)200～1000MW等級等系列産(chan)品，在超超臨界(jiè)1000MW級火電、核電及(ji)燃氣輪發電機(ji)等重大項目☔上(shàng)實現了曆史💋性(xing)突破，目前正在(zai)研發國際上最(zui)大容量的1800MW級核(he)電發電機、1200MW級火(huǒ)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(qǐ)業核⛹🏻‍♀️心競争力(lì)。走進SEPC的廠房，可(ke)看到：主廠房長(zhǎng)312米，寬⛷️36米，高34米，吊(diào)重能力可達500噸(dūn)，具備了可加工(gong)目前世界上最(zuì)大容量——1800MW四極核(hé)電發電機和年(nián)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(yě)随之加大，動辄(zhe)上🈲百噸、幾十米(mi)的大型設備給(gěi)加工帶來的不(bu)僅僅🔆是不㊙️便，加(jia)⛹🏻‍♀️工難度也随之(zhī)🐇提升。

由于發電(dian)設備産品的特(te)性，對設備的可(ke)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(zhong)🏃‍♀️的核心部件，其(qí)加工質量的好(hao)壞影響了發電(dian)機的運行質🙇🏻量(liang)。且轉子胚件尺(chǐ)寸大，成本不☔菲(fēi)，供應有限，雖加(jia)工要求高，但也(yě)必須加工零失(shi)誤率。

此外發電(dian)設備中其他一(yī)些典型關鍵零(líng)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(yú)被加工材料屬(shǔ)💰于耐熱高強度(dù)合金鋼、不鏽鋼(gang)等難🔅加工材料(liao)，切削量大、切削(xue)負荷重，對數控(kòng)刀具的切削性(xing)能，諸如高溫紅(hong)👈硬性、彎曲剪切(qiē)強度🔆、抗磨損性(xìng)🎯、抗粘接性、摩🌈擦(cā)系數等有很高(gao)的要求。

發電設(shè)備中典型關鍵(jiàn)零部件如轉子(zǐ)輪槽以及轉子(zǐ)嵌線鸠尾槽，屬(shu)于耐熱高強度(dù)合金鋼、不鏽鋼(gang)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(xing)能有很高的要(yào)求

對1000MW及以上的(de)二級發電機轉(zhuǎn)子來說，其本體(ti)嵌線槽由于槽(cáo)深深度大（100mm以上(shàng)）,槽壁薄（15mm左右）如(ru)下圖所示，剛性(xìng)差，易引起加💞工(gōng)變形，加工困難(nan)。

對1000MW及以上的二(èr)級發電機轉子(zi)來說，整體靜态(tài)撓度🛀大，其本體(ti)嵌線槽由于槽(cáo)深深度大,槽壁(bì)薄，剛性差，易引(yin)起加🌈工變形，加(jia)工困難

但難點(diǎn)正是關鍵點。控(kòng)制和減少二極(ji)轉子嵌線槽的(de)切削變形，是提(ti)高轉子運轉精(jing)度、保證發電機(ji)運行品質的關(guan)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(can)餘應力。這不僅(jin)對工藝工程師(shi)和操作人員提(ti)出了高要求，其(qi)高精度複雜型(xíng)面的切削對數(shu)控刀具本身的(de)精度也提出👨‍❤️‍👨了(le)更高的要求。

難(nan)點重重

機加工(gong)是發電機組生(sheng)産的重要環節(jiē)，發電機轉子、定(dìng)子、機座等部件(jiàn)切削量很大，對(duì)機床和刀具要(yao)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(zi)槽盤銑刀，在數(shù)控轉子槽銑床(chuáng)上加工而成。由(yóu)于轉軸材質為(wei)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(he)性能要求✂️很高(gāo)。

以轉子加工為(wéi)例，鍛造出的原(yuan)材料工件首先(xiān)要經過車削，然(rán)後是銑削加工(gong)。銑削分粗銑和(hé)精銑，每個工序(xu)分兩步又分兩(liǎng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻步走♍。“銑槽必須(xū)要分段，因為牽(qiān)扯到轉子的動(dòng)平衡。”這是每個(ge)🛀🏻工藝操作人員(yuán)都所熟稔的。

轉(zhuan)子本體外圓有(yǒu)一圈軸向方向(xiang)的嵌線槽，業内(nei)也✨稱之為轉子(zǐ)縱樹型輪槽，有(you)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(jiā)工要求較高：整(zhěng)槽寬度公差要(yào)求≤0.2mm、等分度要求(qiu)≤0.02°、粗糙度要求≤Ra3.2，其(qí)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(dao)具切🔴削性能。

要(yào)提高産品的性(xìng)能一般有兩種(zhǒng)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(dao)具切削工藝進(jin)行改進——這是最(zui)直接的手段，如(ru)果刀具的切削(xuē)效率🔴能夠提高(gao)一倍，就相當于(yú)增加了一台機(ji)床，它帶來的效(xiào)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(gè)種盤銑刀和鸠(jiu)尾銑刀，所用刀(dāo)具以德國瓦🔅爾(ěr)特公司提供的(de)可轉位盤銑刀(dao)和可㊙️轉位鸠尾(wěi)銑刀為主。

國内(nei)發電機制造技(jì)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(huà)加工，轉子嵌線(xian)槽内鸠尾槽的(de)加工刀具從之(zhi)前高速鋼材質(zhi)演變到可轉位(wei)刀片刀具。起初(chū)，SEPC和原來合作的(de)刀具供應商也(yě)已将部分方案(àn)做成了硬質合(he)金可轉位刀片(piàn)方案。但其中👉一(yī)款刀具從⚽定方(fāng)案到制造、試加(jia)工、修改方案，幾(ji)次反複試加工(gōng)總共花了近兩(liang)年的時間⭕，最終(zhōng)仍然不符合技(jì)術要求，最主要(yào)的原因在于整(zhěng)體加工性能不(bu)✌️好，工件的表面(miàn)質量無法保證(zheng)。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(rù)了SEPC的備選名單(dan)。

應用在300MW等級上(shàng)的粗齒型粗銑(xi)盤銑刀是瓦爾(er)特和SEPC的首個合(hé)作成果。因為轉(zhuǎn)子槽粗加工加(jiā)工餘量大🈲，要求(qiu)良好的排屑功(gōng)能，此外關鍵還(hai)不能出現拉鐵(tiě)圈、磨痕。300MW的嵌線(xiàn)槽槽寬38mm,粗銑刀(dāo)選用的切寬是(shì)36mm，單邊留1個毫米(mǐ)左右精銑餘量(liang)。常規的加工工(gong)藝是：第一♋步盤(pan)銑刀粗銑後鸠(jiu)尾槽粗銑，接着(zhe)盤銑刀第二、三(sān)…刀粗銑，結束💞後(hou)再進行盤銑刀(dao)精銑，一般都是(shi)整槽形一刀到(dao)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(shì)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(yòng)❓于電機轉子槽(cáo)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(xiàn)在看起來一切(qiē)都很順利，但實(shí)際上雙方在設(shè)計這款刀具時(shi)🔞，也是一波三折(shé)。

由于轉子槽底(di)比較大，因此刀(dao)具加工時受到(dao)的阻🐇力比較大(dà)，刀盤的抗震性(xing)也會差一點。瓦(wa)爾特定制的刀(dāo)✊具最初被📐設計(ji)成波浪形，效果(guo)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(hái)有小缺陷，第三(sān)次又重新訂做(zuò)了一套新的刀(dao)座。但是雙方都(dōu)有着“不達目的(de)不罷休的勁🈚頭(tóu)”，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(te)刀具在SEPC的應用(yòng)已經越來越多(duo)，隻要有新的産(chan)品設計都會在(zài)第一時間看到(dào)瓦爾特資深技(jì)術人員的參與(yu)。

同時，降本增效(xiao)也是SEPC選擇刀具(ju)的重要條件。比(bǐ)如600MW鸠尾槽由高(gao)👅速鋼刀具更換(huàn)為瓦爾特的刀(dāo)具後粗糙度由(yóu)原先的Ra6.3提高至(zhi)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(sui)然刀片消耗成(chéng)📐本略高于⛹🏻‍♀️高速(su)鋼刀具方案，但(dàn)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(jì)🧡加工成本的降(jiang)低依然可觀。

目(mu)前，1000MW水氫冷、600MW水氫(qīng)冷III型、300MW水氫冷是(shì)SEPC訂單最多的拳(quán)頭産品，年産😍台(tái)份數在25～35台，每年(nian)總的産品制造(zao)容量穩定在⭐2000~3000萬(wàn)千瓦（3000萬千瓦機(jī)組一年發電量(liàng)可達2400億度）。此外(wai)水冷機組也是(shì)SEPC另一項引以為(wéi)傲的自主開發(fa)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(yi)經在研發世界(jiè)660MW最💯大水冷發電(dian)機組及1200MW等級🈲世(shi)界最大二極發(fā)電機機組。

随着(zhe)中國裝備制造(zao)業的發展，未來(lai)生産企業對機(jī)床🈲和刀具的要(yao)求也越來越高(gāo)。金屬切削機床(chuang)和刀🌈具作🏃🏻為切(qie)削加工的基礎(chu)工藝裝備，被稱(chēng)為 “孿生兄弟”，機(jī)床依靠優🎯良的(de)“牙✉️齒”才能發揮(hui)最佳作用。可以(yǐ)說刀具性能和(he)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(yǐ)🙇🏻及生産技術水(shui)平和經濟效益(yì)，所以國👄外企業(yè)才有“企業的紅(hóng)利在刀刃上”的(de)說法。SEPC正緻力于(yú)此。