本文主要介绍了汽轮机行业所使用的和还需要的数控机床的情况,对制造商提出更高的要求.

上海汽轮机厂在80年代初引进美国WESTERNHOUSE公司的汽轮机制造技术,通过引进汽轮机加工技术,也先后引进了一批国外的先进的数控机床。其中有德国COBURG的大型数控龙门铣、意大利INNSE的FC221大型数控搪铣床、德国WOHLENBERG的重型数控卧车、美国INGERSOLL的大型数控轮槽铣以及瑞士STARRAG的NX系列多轴控制五连动叶片加工机床等关键设备。数控机床加工精度高、加工效率高、适应性强、可减轻操作工人的劳动强度等优点越来越被我们所共识。我们深深感到数控机床威力无比，这些关键设备日、夜、三班连续运行，为我们创造了可观的经济效益，是我们完成生产任务的最强有力的保证。现代制造业离不开数控机床，可以说是万万不可能的，也是绝无生存之路的。1996年与德国SIEMENS合资成为中德合资企业. 引进SIEMENS百万等级超超临界汽轮机,F级燃气轮机技术。需要更高的技术和质量要求,需要精度更高、更先进的数控设备,加上完善的工艺,采用先进的刀具来保证，否则是不能造出来。
这几年来，我们迎来了发电设备发展的又一个春天。我们制造的国内最高等级的浙江玉环1000MW机组已成功发电。公司的订单激增，经营形势一片大好，生产任务来不及做。“用户的需求是上汽人追求”在公司的统一领导下，借市场强劲东风，攀上汽发展高峰，采取有力措施，争取多做、快做汽轮机，以满足用户的迫切要求。其中一项强有力的措施是尽快购买一批关键的数控机床，突破“瓶颈口”，扩大生产能力。这几年连续投资，从国内外购买一批关键的设备。汽轮机车间2005年定购的几台重型和大型的设备已在2007年的生产任务完成中发挥了重大作用。
下面就以制造百万等级汽轮机为例，我们应需配置哪些设备。
众所周知，汽轮机最主要的用途是带动发电机，供给电力。汽轮机的本体结构主要有转子、叶片、汽缸、隔板、阀门等组成。汽轮机的工艺复杂、加工要求高、公差控制紧。
（一）转子的加工：
转子是汽轮机的“心脏”，是高速运动部件（3000转/分），需要进行高速动平衡试验。要求两端联轴器的端面凸肩与轴承挡的最大径向圆跳动极小，轴承挡的表面粗糙度好。对于不同的部件采用不同的先进的设备,采用不同的加工工艺,选用不同的刀具来实现。1000MW汽轮机的低压转子，百吨重，最大的加工外径近2米，转子长度为8米多。要加工达到这样的高的要求，因此对数控卧车的要求极高（包括二个静压托架，精度<0.01mm）。首先机床精度要达到3个1丝(即主轴的径向跳动<0.01mm,轴向窜动<0.01mm,尾架径向跳动<0.01mm)，要求机床高刚性、高动态精度、高可靠性，能保证长期使用。通过数控系统实现最佳补偿和控制,保障加工转子的质量。对于加工1000MW汽轮机转子,可选择带2个静压托架的重型精密数控卧车.
转子精加工完成后需要上转子槽铣床上进行铣槽。
转子纵树形叶根槽的加工：我们制造的高中压和低压转子的叶根公差要求紧，工作面轮廓公差仅为0.02mm，节距公差为小，叶根形式有直槽、斜槽和圆弧槽。分毛刀、半精刀和精刀。要求机床分度精度要好±2.5角秒,机床X,Y插补精度要好,机床24小时连续运行,稳定可靠。如果分度分的角度有误差或X，Y的位置不正确，将造成转子的质量问题，造成的后果不堪设想，因为转子的价格昂贵，毛坯几十万美元到上百万美元一根；而且转子是高速运转部件，转子上补焊难度极大。
（二）汽缸的加工：
首先百万等级汽轮机的汽缸体积大。百万等级汽轮机的低压外缸上半为：长7M多,宽10M多,高3M多,重量40多吨。根据工艺要求，加工高、中、低压内、外缸需要配置大型或超大型的数控搪铣床、数控龙门铣和数控立车。举例：超大型的数控搪铣床要求搪杆直径为260mm,X水平行程30米，Y垂直行程8米，W方滑枕行程1.8米,Z镗杆行程1.6米。还要配置12米长*5米宽承重200吨的任意分度转台，工作台V移动行程4米。最大的工件可以直接放在200吨转台上，利用B、V轴方便地加工。大型的数控立车要求可加工的工件直径为10米，加工高度为7.3米,台面承重250吨，带车削附件头和刀库。因此滑枕行程为4米，截面积≥500平方毫米。还有大型数控框架龙门铣6米*20米，W轴4米，采用框架移动式，占地面积小。现在西门子数控已解决了同步问题，因此X1和X2、W1和W2移动完全保证一致。第二，对于汽缸加工要求很高。这需要可以任意数控分度的万向铣头(五联动)才能完成加工。另外，考虑到要加工汽缸两侧猫爪面和内腔孔，所以，数控搪铣床还需要带任意数控分度的万向铣头、直角铣头、平旋盘和延伸铣头等附件，才能满足工艺要求。
数控机床可实现多工序加工，一台机床可以代替其它几台设备的作用。发挥数控机床的独特功能，能极大提高产品质量和效率。我厂冷焊车间，主要是制作汽缸、核电汽水分离器等产品。我们掌握了三台德国ESAB公司的VBA（带自动调整坡口角度的无限旋转三割矩）数控火焰切割机的三割矩的操作技术，自动切割各种坡口，钢板下料一次成型，可直接焊接成汽缸，提高效率好几倍。我们还引进了瑞士百超公司的高精度的水切割机,对于不锈钢、硬质材料的加工,开辟了新路。
(三)叶片的加工:
叶片是汽轮机不可缺少的重要零部件，叶片的制造水平直接影响着汽轮机的效率，它包括静叶片和动叶片。由于叶片外形复杂，多为扭转曲面，工艺加工要求高，叶片机械加工工作量一般要占整台汽轮机冷加工工时的25～35%，需要四、五联动的数控机床来加工。1993年开始我公司从瑞士引进的四、五轴五联动叶片专用型面铣。一次可加工四、五个叶片,效率高,一台可顶几台用。另外还购买了二十多台卧式和立式加工中心等设备来满足叶片加工的要求。现在随着百万等级汽轮机和燃气轮机的国产化，西门子对叶片的要求越来越高。要求型面轮廓度0.15mm,叶根两肩的高低在0.025mm范围中（其它精度不一一详述）。多轴型面铣已经不能满足西门子叶片精加工的要求。因此现在加工西门子的叶片需要单轴的叶片型面铣。笔者去年有机会参观了西门子匈牙利工厂，看到了西门子加工叶片的简单的工艺方案，效率极大提高。无特殊设计的专用夹具，从方钢开始，粗、精加工，一次完成，取消了多轴叶片型面铣。在单轴型面铣粗加工结束后，用机床上的探针（Renishaw）进行在线测量，然后进行相应的补偿，这样可保证精加工后叶片的精确性。对机床的要求，机床的刚性要好，主轴功率要大，能加工高温镍基合金材料（百万千瓦机组中高、中压动叶使用）。叶片加工过程中无新设计的专用量具，除了常用的游标卡尺、千分尺、高度尺之外，叶片的其它尺寸都由六台三座标（ＣＭＭ）测量出数据，保证了叶片的质量。我们要很好学习西门子匈牙利工厂的先进经验。有了先进的数控机床，我们还需要配合先进的刀具，才能更好地发挥数控机床的优势。为此，我们购买了多台刀具预调仪和五联动的数控刀具磨床，解决刀具测量和修磨的问题，为企业节约了大量的资金。特别是我们购买的德国SAACKE公司五联动的数控刀具磨床，加上德国（Zoller genius 3S）五联动的刀具测量机，可以使刀具计算修磨后，通过测量后自动把测量误差传送到刀具磨上进行修正，达到修磨的精度要求。
（三）   隔板、阀门等的加工：
主要采用各种数控搪床、搪铣床、数控车床、数控立车来加工主气门,阀门及阀内关键部套。隔板主要是用数控立车来加工。前几年主汽门,阀门多数是依靠进口加工,价格十分昂贵.今年开始全部由国内来解决,主要依靠自己的力量,依靠先进的各种数控机床,开动脑筋,挖掘潜力,节约了大量的外汇。利用数控二轴或三轴插补迅速、正确的特点，用130刨台式数控搪床来加工主汽门的内腔球面，用2.5米数控立车来加工螺纹环，用捷克200搪铣床来精加工主汽门等。阀门零件的数控加工设备还是很有限的，我们缺乏阀盖加工的带内圆要磨的卧式数控车床，.细长阀杆阀碟加工带内冷的深孔钻，.加工外形复杂的零件的中型的五轴加工中心,把铣、钻、磨结合的加工方法来实现图纸要求等。汽轮机零部件多、品种杂、形状复杂、精度高，是非常适合数控机床的加工。比如：用C630数控车床加工汽轮机大螺钉的外螺纹，用数控镗床加工汽轮机调节部套的控制块和主油泵壳体，用4M数控立式车床加工汽轮机持环（内有很多隔板槽和汽封槽）等能取得了非常好的效果。不但保证了质量，极大地提高了生产效率；而且大大地减轻操作工人的劳动强度，保证了安全。还有数控圆盘工作台双头旋转放电加工专机来解决整体喷嘴的加工问题。总之，我们要尽快地使难以加工的关键部件，早日采用先进的数控机床加工。
总而言之，汽轮机加工要求生产的数控机床要达到三个高，即高刚性、高动态精度、高可靠性，能保证长期使用。
我们国家引进技术生产数控机床已有20多年的历史，国内不少制造厂通过多年的引进、合作生产及对引进技术的消化、吸收、开发，已经接近达到了国外同类机床的水平。能不能购买考虑国内引进技术生产的数控机床呢？回答是完全是可以的。我们2003年购买的一批数控机床就是多数采用国内生产的,已经在完成生产任务中发挥了重大作用。与国外数控机床相比国产数控机床还存在着一定差距，主要是长期运行的可靠性和稳定性，平均故障率较高，还有漏油相当严重。这关系到部件的选取、材料的处理、工艺装配、安装调整等一系列问题。特别是安装质量存在严重问题，有的制造厂佈线、佈油管没有按照工艺规程排佈，也根本没有制定工艺规程，电缆线、油管不但没有标记，而且排列乱七八糟，结果造成坦克带中的电缆断开或短路（特别是西门子的通讯电缆线），油管严重漏油，故障长期不断。应该引起制造厂的领导高度重视,不抓安装质量不行了!!!这几年来由于电站、钢铁、石油等行业的迅速发展，拉动了机床行业的迅速发展。很多机床制造厂任务爆满，订单太多，再做几年也做不了。在这种形势下，要保持清醒的头脑，越忙越要重视质量。因为这是我们生存的生命线。
我国的数控机床生产发展是迅速的，已达到了一定的规模和水准。但是还不能生产超大型的数控机床及高精度复杂加工要求的机床和特殊要求的复杂机床。比如：百万等级汽轮机加工外缸用的260超大型数控搪铣床，多轴数控型面铣和高切削性能的数控单轴型面铣。对于叶片的叶根的精度要求很高，需要数控叶根磨，（磨直叶根及圆弧叶根），国内目前还不能制造。其它如汽轮机转子的轮槽铣及数控分度头，五联动的数控刀具磨床，带无限旋转三割距的数控火焰切割机，高精度的水切割机等一些汽轮机加工所需的机床还没看到它的产品。与国外还有很大差距，需要我国的数控机床制造厂下大功夫迎头赶上。
与国外同等的汽轮机厂相比，我们的数控机床的拥有量是很低的。尽管我厂这几年每年都投入相当大的资金购买设备，同时淘汰了大批旧机床和落后设备，到目前为止我厂从国内和国外购买的数控机床大约占到目前我厂金切机床总量的小部分。现在只是考虑少数关键的机床采用数控机床，其实汽轮机零部件几乎都能采用数控机床加工，因此根据需要可选用各种型号、各种规格的数控机床。比如：加工中心、数控钻床、数控铣床、数控车床等。今年还将投入较大的资金继续购买数控机床，我们正在引进西门子F级燃气轮机技术，来提高我们的核心竞争力。燃气轮机的加工的精度要求非常高，而且几乎所有的部件加工都要采用数控机床加工，否则无法保证质量。同时我们还要考虑核电汽轮机的生产，在临港基地的基础上有计划地考虑重大型的数控机床的采购。总之，我们还需要更多更好的数控机床。因此，我们要在公司统一领导下，有计划，有步骤地更新、改造设备，提高数控机床的拥有量和机床的新度，同时管好、用好、修好数控机床，使我们更好、更出色地完成任务，在激烈的市场竞争中始终保持领先地位。(2008.1.6)