可再生(shēng)能源正在(zài)全面挑戰(zhàn)傳統能源(yuan)的産出方(fang)式，比如2016年(nián)光伏上網(wang)價格和風(feng)電電價均(jun1)已出台下(xia)調🏒方案。雖(sui)然趨勢如(rú)此，但國家(jiā)能源局近(jìn)年來的統(tong)計數據表(biǎo)明,發電量(liang)的七成仍(réng)源自火電(dian)發電，包括(kuò)水、風、核電(dian)、太陽能等(děng)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(li)市場已日(ri)趨飽和，在(zai)國家扶持(chí)新能源的(de)政策下，火(huo)力發電等(děng)傳統發電(dian)形式“上大(da)壓小”，采用(yòng)大功率設(she)備已成為(wei)電力行業(ye)的共識。 

“大(da)”帶來的挑(tiao)戰

作為我(wo)國制造大(da)型電力設(shè)備的主力(lì)廠商，上海(hai)電氣電站(zhan)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻設備有限(xiàn)公司發電(diàn)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(dé)國西門子(zi)公司合資(zi)的企業，主(zhu)要從事火(huo)電、核電、燃(rán)機領域的(de)大型發電(dian)機👌成套産(chǎn)品👈的研發(fa)和制造。

從(cóng)2004年開始，上(shàng)海發電機(ji)廠火力發(fā)電機組的(de)生産、銷售(shòu)、以及訂⭕單(dan)數量連續(xu)保持世界(jie)第一。近幾(jǐ)年公司1000MW等(děng)級水氫冷(lěng)機組每年(nián)的訂單量(liàng)基本穩定(ding)在9000MW～13000MW範圍内(nei)，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(chan)品遠銷多(duō)個國家。

我(wǒ)國現有的(de)300MW、600MW、1000MW水氫冷汽(qi)輪發電機(ji)效率、年運(yùn)行小時⭐等(děng)參📐數均已(yǐ)達到國際(jì)先進水平(ping)，近年國家(jiā)規定國🐉内(nei)能生産的(de)亞臨界600MW及(ji)以下容量(liàng)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(fā)展。電站制(zhi)造業是國(guo)家重要的(de)基礎工✏️業(yè)之一，法國(guó)、德國、日本(ben)、俄羅斯、美(mei)國的大型(xíng)核電站、火(huǒ)電站的絕(jué)大部分機(ji)組都是本(ben)國制造的(de)。

随着“上大(da)壓小”政策(cè)的實施，SEPC目(mu)前已經形(xing)成完善的(de)空冷50MW～200MW等🌈級(ji)、雙✍️水内水(shuǐ)冷60MW～340MW等級、水(shuǐ)氫冷200～1000MW等級(ji)等系列産(chan)品，在超超(chao)臨界1000MW級火(huǒ)電、核👄電及(jí)燃氣輪發(fā)電機等重(zhong)大項目上(shang)實現了曆(lì)史性突破(pò)，目前正在(zài)研發國際(ji)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻上最大容(róng)🚶‍♀️量的1800MW級核(hé)電發電機(jī)、1200MW級火電發(fā)電機等産(chǎn)品，以形成(cheng)新的發電(diàn)機核心技(jì)術，不斷提(tí)高企業核(hé)㊙️心競争力(li)。走進🌂SEPC的廠(chǎng)房，可看到(dao)：主廠房長(zhang)312米，寬36米，高(gāo)34米，吊重能(néng)力可達500噸(dun)，具備了可(kě)加工♍目前(qián)世界上最(zui)大容量——1800MW四(si)極核電發(fā)💚電機和年(nian)産量3000萬千(qian)瓦的生産(chǎn)能力。

随着(zhe)等級的提(tí)升，發電設(shè)備尺寸也(ye)随之加大(da)，動辄上百(bai)噸、幾十米(mǐ)的大型設(she)備給加工(gōng)帶來的不(bú)僅僅是不(bu)📐便，加工難(nán)度也✍️随之(zhī)提升。

由于(yú)發電設備(bei)産品的特(tè)性，對設備(bei)的可靠性(xìng)有着嚴🧑🏾‍🤝‍🧑🏼格(ge)的要求💯。比(bi)如轉子是(shi)大型電力(li)設備—發電(dian)機中的核(he)心部件，其(qí)加工質量(liang)的好壞影(yǐng)響了發電(dian)機的運行(háng)質💚量。且轉(zhuǎn)子胚件尺(chi)寸大，成本(běn)不菲，供應(yīng)有限📧，雖加(jiā)工要求高(gāo)，但也必須(xū)加工零失(shī)誤率。

此外(wài)發電設備(bei)中其他一(yī)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(gōng)，由于被加(jiā)工材🧡料屬(shu)于耐🈲熱高(gāo)強度合金(jin)鋼、不鏽鋼(gāng)等難加工(gong)材料，切削(xue)量大、切✌️削(xuē)負荷重，對(duì)數控刀具(ju)的切削性(xing)能，諸🧑🏾‍🤝‍🧑🏼如高(gao)溫紅硬性(xìng)、彎曲剪切(qiē)強度、抗磨(mo)損性、抗粘(zhan)接性、摩擦(ca)系數等有(yǒu)很高的要(yao)求。

發電設(she)備中典型(xing)關鍵零部(bu)件如轉子(zǐ)輪槽以及(ji)轉子🚶‍♀️嵌線(xiàn)鸠🎯尾槽，屬(shǔ)于耐熱高(gāo)強度合金(jin)鋼、不鏽鋼(gang)等📧難加工(gōng)材料，切削(xue)量大、切削(xuē)負荷重，對(duì)數控刀具(jù)的切削性(xìng)能有很高(gāo)的要求

對(dui)1000MW及以上的(de)二級發電(diàn)機轉子來(lái)說，其本體(ti)嵌線槽‼️由(yóu)🔴于槽深深(shēn)度大（100mm以上(shàng)）,槽壁薄（15mm左(zuǒ)右）如下圖(tú)所示，剛♻️性(xìng)差，易引起(qǐ)加工變形(xíng)，加工困難(nán)。

對1000MW及以上(shang)的二級發(fa)電機轉子(zǐ)來說，整體(ti)靜态撓度(dù)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(jia)☎️工困難

但(dàn)難點正是(shì)關鍵點。控(kong)制和減少(shǎo)二極轉子(zi)嵌線槽的(de)切削變形(xíng)，是提高轉(zhuǎn)子運轉精(jīng)度、保證發(fā)電機運行(hang)品質的關(guān)鍵。一般來(lái)說🔞嵌線槽(cáo)在加工中(zhōng)發生變形(xing)，嵌線槽槽(cao)口變形量(liàng)可達到㊙️ 0.5mm。要(yào)減小變形(xíng)，必須選❄️擇(ze)合适的切(qiē)削力并減(jiǎn)小降低殘(can)餘應力。這(zhè)不僅對✌️工(gōng)藝工程師(shi)和操作人(rén)員提出了(le)高要👣求，其(qi)高精度複(fú)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(zhòng)重

機加工(gong)是發電機(ji)組生産的(de)重要環節(jiē)，發電機轉(zhuǎn)子🛀🏻、定子、機(ji)座等部件(jiàn)切削量很(hěn)大，對機床(chuáng)和刀具要(yao)求🈲都很🏃高(gao)。汽🏒輪發電(dian)機轉軸🏃🏻嵌(qian)線槽是采(cai)用專用可(kě)轉位轉子(zi)槽盤銑刀(dāo)，在數控轉(zhuǎn)子🈚槽銑床(chuang)上加工而(er)成🌈。由于轉(zhuǎn)軸材質為(wéi)高強度合(he)金鋼，切削(xuē)槽深、銑刀(dao)直徑大、切(qiē)削速快，對(duì)刀具綜合(he)性能要求(qiu)很高。

以轉(zhuan)子加工為(wéi)例，鍛造出(chu)的原材料(liào)工件首先(xiān)要經🧑🏽‍🤝‍🧑🏻過♊車(che)削，然後是(shì)銑削加工(gong)。銑削分粗(cu)銑和精銑(xi)，每個工序(xù)分兩步又(yòu)分兩步走(zǒu)。“銑槽必須(xu)要分段，因(yīn)為牽扯到(dao)轉子的動(dong)🔱平衡。”這是(shi)每個🌈工藝(yì)操作人員(yuán)都所熟稔(rěn)的。

轉子本(běn)體外圓有(yǒu)一圈軸向(xiàng)方向的嵌(qian)線槽，業内(nei)也稱之為(wei)轉子縱樹(shu)型輪槽，有(you)時每個轉(zhuan)子的嵌線(xian)槽會多達(dá)30多條。發電(dian)機轉子槽(cao)形整體加(jia)工要求較(jiao)高💃：整槽寬(kuan)度公差要(yào)求≤0.2mm、等分度(dù)要求≤0.02°、粗糙(cao)度要求≤Ra3.2，其(qí)次工藝要(yao)求的加工(gōng)效率要高(gāo)，需👉要兼顧(gù)機床加工(gōng)性🌂能及刀(dao)具切削性(xing)能。

要提高(gao)産品的性(xing)能一般有(yǒu)兩種途徑(jìng)，一是加大(dà)資金🐪投資(zī)購買設備(bèi)，或者求助(zhu)外協；還有(you)一種辦法(fa)就是對刀(dāo)具切削工(gong)藝進行🌈改(gǎi)進——這是最(zui)直接的手(shou)段💰，如果刀(dao)具的切削(xue)效率🐕能夠(gou)提高一倍(bèi)，就相當于(yu)增加了一(yi)台機床，它(tā)帶來的效(xiao)果立竿見(jiàn)影，事半功(gōng)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(xǐ)刀，所用刀(dāo)具以德國(guó)瓦爾特公(gong)司提供的(de)可轉位盤(pán)銑刀和可(kě)轉位鸠♉尾(wěi)銑刀為主(zhu)。

國内發電(dian)機制造技(ji)術發展經(jīng)曆了三個(ge)階段，制造(zào)工藝也從(cong)✨手工、機械(xiè)、數顯加工(gong)為主，逐步(bù)發展到數(shù)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(piàn)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(chéng)了硬質合(he)金可轉位(wèi)刀片方案(an)。但其中一(yī)款刀具從(cong)定方案到(dao)制造、試加(jia)工、修改方(fāng)案，幾次反(fǎn)複試加工(gong)總共花了(le)近兩年的(de)時間，最終(zhōng)仍然🏃🏻‍♂️不符(fu)合技術要(yào)求，最主要(yào)的原因在(zai)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(xiang)關發電行(háng)業的🚩一些(xie)👈成功案例(lì)後，具有較(jiao)豐富經驗(yàn)的瓦爾特(tè)👅進入了SEPC的(de)備選名單(dan)。

應用在300MW等(děng)級上的粗(cū)齒型粗銑(xi)盤銑刀是(shi)瓦爾特和(he)SEPC的首個合(hé)作成果。因(yin)為轉子槽(cao)粗加工加(jia)工餘量大(dà)，要求良好(hao)💃🏻的排💯屑功(gōng)能，此🛀外關(guan)鍵還不能(néng)出現拉鐵(tie)✂️圈、磨痕。300MW的(de)嵌線🆚槽槽(cáo)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(xǐ)餘量。常規(guī)的加工工(gōng)藝是：第一(yī)步盤銑刀(dāo)粗💋銑後鸠(jiu)尾槽粗銑(xǐ)，接着盤銑(xi)刀第二、三(san)…刀粗銑，結(jie)束後🆚再進(jìn)行盤銑刀(dāo)精銑，一般(ban)都是整槽(cáo)形一刀到(dao)底，然後再(zai)進行🏒鸠尾(wěi)精銑⛱️。這其(qí)中所使用(yòng)的粗銑盤(pán)銑刀就是(shì)瓦爾特牌(pái)号為WF341-6092000的盤(pan)銑刀，它采(cai)用卡口式(shi)刀座設計(jì)，極适合用(yong)💚于電機轉(zhuǎn)子槽粗/精(jīng)✌️加工，刀體(ti)剛性極好(hǎo)，加工⁉️效率(lǜ)高，特别是(shì)在精加工(gong)🐕時，表面無(wu)明顯刀痕(hen)，粗糙度非(fēi)常好。

改變(bian)看得見

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

由于(yú)轉子槽底(dǐ)比較大，因(yīn)此刀具加(jia)工時受到(dao)的阻力比(bi)💁較大，刀盤(pán)的抗震性(xìng)也會差一(yī)點。瓦爾特(tè)定制的刀(dāo)🔆具最初被(bei)設計💃🏻成波(bō)浪形，效果(guo)并不理想(xiang)，前後實驗(yàn)了3次：第一(yī)🈲次把刀座(zuo)做了調整(zhěng)，第二次是(shì)把刀具運(yùn)回到德國(guo)改進🌈，但還(hái)有小缺陷(xiàn)，第三次又(you)重新訂做(zuo)了一套🍓新(xīn)的刀座。但(dan)☁️是雙方都(dou)有着“不達(da)目的不罷(ba)休的勁頭(tou)”，數次在加(jiā)工現場商(shang)讨試驗，最(zui)終提供出(chū)幾近完美(měi)的解決方(fāng)案。現在瓦(wa)爾特刀具(ju)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(dōu)會在第一(yi)時間看到(dao)瓦爾特資(zi)深技術人(rén)員的參與(yǔ)。

同時，降本(běn)增效也是(shi)SEPC選擇刀具(ju)的重要條(tiáo)件。比如600MW鸠(jiu)尾槽由高(gao)速鋼刀具(ju)更換為瓦(wǎ)爾特的刀(dao)具後粗糙(cao)度由原先(xiān)🈲的Ra6.3提高至(zhi)👨‍❤️‍👨不大于Ra3.2，加(jia)工效率由(you)原先使用(yòng)高速鋼刀(dao)具加工每(mei)個槽需90分(fèn)鐘，提高🌂到(dao)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(yú)高速鋼刀(dāo)具方案，但(dan)由于⛹🏻‍♀️加工(gong)工時減少(shao)，且加工進(jìn)給量由于(yú)比原先提(ti)高不少：可(kě)以從原來(lái)的不足100mm/min提(ti)高到240～280mm/min，綜合(hé)計算下來(lái)，實際加工(gong)成本的降(jiàng)低依然可(kě)觀。

目前，1000MW水(shuǐ)氫冷、600MW水氫(qīng)冷III型、300MW水氫(qīng)冷是SEPC訂單(dan)最多的拳(quan)頭産品，年(nian)産台份數(shù)在25～35台，每年(nián)總的産品(pin)制造容量(liang)穩定在2000~3000萬(wàn)千瓦（3000萬千(qian)瓦機組✔️一(yī)年發電量(liang)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(fa)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(yi)經在研發(fa)世界660MW最大(dà)水冷發電(diàn)機組及1200MW等(deng)級世界最(zuì)大二極發(fā)電機機組(zǔ)。

随着中國(guo)裝備制造(zào)業的發展(zhan)，未來生産(chǎn)企業對機(ji)床和刀具(jù)的🌂要求也(ye)越來越高(gāo)。金屬切削(xue)機床和刀(dāo)具作為切(qiē)削加工的(de)基礎♌工藝(yi)裝備，被稱(chēng)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(xìng)能和質量(liàng)📐直接影響(xiang)到整體生(sheng)産效率的(de)👉高低、加工(gōng)質量的好(hao)壞，以及生(shēng)産技術水(shui)平和經濟(jì)效益，所以(yi)國外🔞企業(ye)才有“企業(yè)的紅利在(zài)刀刃🆚上”的(de)♈說法。SEPC正緻(zhì)力于此。