葉片的加工方法

第九章葉片的加工方法9.1葉片的工藝特點葉片是透平機械的“心臟”，是透平機械中極為主要的零件。透平是一種旋轉式的流體動力機械，它直接起著將蒸汽或燃氣的熱能轉變?yōu)闄C械能的作用。葉片一般都處在高溫，高壓和腐蝕的介質(zhì)下工作。動葉片還以很高的速度轉動。在大型汽輪機中，葉片頂端的線速度已超過600m/s,因此葉片還要承受很大的離心應力。葉片不僅數(shù)量多，而且形狀復雜，加工要求嚴格；葉片的加工工作量很大，約占汽輪機、燃氣輪機總加工量的四分之一到三分之一。葉片的加工質(zhì)量直接影響到機組的運行效率和可靠行，而葉片的質(zhì)量和壽命與葉片的加工方式有著密切的關系。所以，葉片的加工方式對透平機械的工作質(zhì)量及生產(chǎn)經(jīng)濟性有很大的影響。這就是國內(nèi)外透平機械行業(yè)為什么重視研究葉片加工的原因。隨著科學技術的發(fā)展，葉片的加工手段也是日新月異，先進的加工技術正在廣泛采用。葉片的主要特點是：材料中含有昂貴的高溫合金元素；加工性能較差；結構復雜;精度和表面質(zhì)量要求高；品種和數(shù)量都很多。這就決定了葉片加工生產(chǎn)的發(fā)展方向是：組織專業(yè)化生產(chǎn)，采用少、無切削的先進的毛坯制造工藝，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約耐高溫材料；采用自動化和半自動化的高效機床，組織流水生產(chǎn)的自動生產(chǎn)線，逐步采用數(shù)控和計算機技術加工。葉片的種類繁多，但各類葉片均主要由兩個主要部分組成，即汽道部分和裝配面部分組成如圖9.1。因此葉片的加工也分為裝配面的加工和汽道部分的加工。裝配面部分又叫葉根部分，它使葉片安全可靠地、準確合理地固定在葉輪上，以保證汽道部分的正常工作。因此裝配部分的結構和精度需按汽道部分的作用、尺寸、精度要求以及所受應力的性質(zhì)和大小而定。由于各類葉片汽道部分的作用、尺寸、形式和工作各不相同，所以裝配部分的結構種類也很多。有時由于密封、調(diào)頻、減振和受力的要求，葉片往往還帶有葉冠（或稱圍帶）和拉筋（或稱減震凸臺）。葉冠和拉筋也可歸為裝配面部分。汽道部分又叫型線部分，它形成工作氣流的通道，完成葉片應起的作用，因此汽道部分加工質(zhì)量的好壞直接影響到機組的效率。

9.2葉片的材料和毛坯9.2.1葉片材料由于透平葉片的工作條件和受力情況比較復雜，因此對葉片材料的要求也是多方面的，其中主要的要求概括如下：（1） .具有足夠的機械強度。即在工作溫度范圍內(nèi)具有足夠的，穩(wěn)定的機械強度（屈服極限和強度極限），并且在工作溫度范圍內(nèi)這些機械強度具有穩(wěn)定的數(shù)值。在高溫情況下（一般指450°C以上），具有足夠的蠕變極限和持久強度極限。（2） .具有高的韌性和塑性以及高溫下抗熱脆性（高溫下穩(wěn)定的沖擊韌性），避免葉片在載荷作用下產(chǎn)生脆性斷裂。（3） .耐蝕性。抵抗高溫下氣體中有害物質(zhì)的腐蝕以及濕蒸汽和空氣中氧的腐蝕能力。（4）.耐磨性。抵抗?jié)裾羝兴魏腿細庵泄腆w物質(zhì)的磨蝕。(5).具有良好的冷、熱加工性能。.具有良好的減振性。葉片是處在交變載荷下工作，除要求有較高的疲勞極限外，還要求有良好的減震性能，即高的對數(shù)衰減率。這樣可以減小振動產(chǎn)生的交變應力，減小葉片疲勞斷裂的可能性。根據(jù)使用溫度、使用溫度和化學成份等，可以將葉片材料分為兩類：.馬氏體、馬氏體-鐵素體和鐵素體鋼。這類鋼的使用溫度最高不超過580°C，可以作為汽輪機葉片材料。(2).奧氏體鋼、鐵鎳合金和鎳基合金等。著類鋼的使用溫度最高不超過700?750C，可以作為燃氣輪機葉片材料。馬氏體類鋼包括1Cr13、2Cr13、CrllMoV、Cr12WMoV等。1Cr13和2Cr13馬氏體不銹鋼廣泛被采用作為汽輪機葉片材料，他具有較好的耐腐蝕性和熱強性，特別是它的減振性很好，其對數(shù)衰減率S可達0.025。按照其熱強性，1Cr13鋼可用于450C?475C；2Cr13鋼可用于400C?450C。2Cr13鋼的含量較高，故室溫強度和硬度較高。常作汽輪機低壓部分葉片，但2Cr13鋼的抗水滴沖蝕性能不足，用來作末級葉片還需要進行表面硬化或鑲焊硬質(zhì)合金。Cr11MoV和Cr12MoV是改形的12%Cr鋼。它保持原來1Cr13鋼的優(yōu)點，由于分別加入了強化元素鉬、釩和鎢，鉬和釩使其熱強性遠比1Cr13鋼高。Cr11MoV可在溫度550C下使用；Cr12WMoV可在溫度580C下使用。Cr12WMoV的屈服極限高，耐腐蝕性好，亦可作為大型汽輪機的長葉片材料。馬氏體類鋼具有良好的減振性能，通常情況下其對數(shù)率減率S在0.015?0.055范圍內(nèi)，它比奧氏體的S大5?10倍。9.2.1葉片的毛坯葉片的毛坯形式來劃分可分為：模鍛葉片毛坯，方剛葉片毛坯，精鑄葉片毛坯。下面我們詳細分析三種毛坯的具體情況。模鍛葉片的毛坯：在成品的基礎上葉身部分單面法向放量4?5mm，葉冠和葉根部分最小處單面法向放量7mm左右，葉根和葉冠基本上是鍛成方形的，有時為了節(jié)約材料和機械加工成本則也鍛出部分較為粗造的葉根、葉冠型線形狀。下圖9.2為一模鍛葉片的毛坯狀態(tài)圖。

圖9.2模鍛葉片毛坯圖方鋼葉片的毛坯：當葉片結構簡單，數(shù)量多、尺寸小的時候，則采用方鋼葉片，方鋼葉片的毛坯放量是在產(chǎn)品理論尺寸的基礎上放量約5mm左右。通常采用正六面體，有時為了節(jié)約材料和減少機械加工成本，將方鋼毛坯鍛成由幾個六面體組成的形狀。圖9.3所示為方鋼葉片的毛坯圖。圖9.3方鋼葉片毛坯圖精鑄葉片的毛坯：在我廠主要是針對汽輪機靜葉片和特殊的空心葉片（為了冷卻、減少應力、調(diào)頻等目的而制成的具有內(nèi)部空腔的透平葉片。）。毛坯放量是在理論葉身型線的基礎上放量3?5mm。圖9.4所示為精鑄葉片毛坯圖。<ImIUIRI□IlZIO< ffl d n id Li_ o □:圖9.4精鑄葉片毛坯圖9.3葉片的機械加工工藝過程由于葉片的形式、結構、種類、大小等的差異比較大，因此加工方式、機床、工藝流程也不同。但從總體上來說，按葉片的毛坯形式來劃分可分為：方剛葉片加工工藝、模鍛葉片加工工藝，精鑄葉片加工工藝。方剛葉片加工工藝主要是針對葉片汽（氣）道長度在300mm以下的各種動葉片和靜葉片。模鍛葉片加工工藝要是針對葉片汽（氣）道長度在300mm以上的各種動葉片和靜葉片。精鑄葉片加工工藝主要是針對一些靜葉片和特殊葉片（如空心葉片）的加工方法。9.3.1葉片的數(shù)控加工工藝由于本書是作為實習教材，則下面就以一個典型方剛動葉片為例如圖9.5所示，介紹一下葉片的常規(guī)工藝和數(shù)控工藝的加工方法，該葉片葉根為菌形葉根，自帶葉冠的預扭葉片，在加工過程中既有常規(guī)加工也有數(shù)控加工，葉片的常規(guī)加工主要是加工葉片的基準面和葉根型線，葉片的數(shù)控加工主要是加工葉片的裝配面和汽道型線。至于加工過程中或加工完成后對葉片的詳細檢查和測量方式則可以在實習的時候相互討論或到葉片分廠加工車間參觀學習，在工藝中只作簡單說明。9.3.1.1葉片的數(shù)控加工工藝流程圖9.5典型葉片成品（1） 來料：該葉片毛坯來料為六面體的方鋼，來料時必須按工藝上要求檢查方鋼尺寸的長、寬、高和直線度，并根據(jù)同一級不同的種類葉片分開裝入專門的轉運箱中方可投入生產(chǎn)車間。（2） 銑一平面（將作為葉片內(nèi)背平面中的任一面）：采用普通機床加工。來料由于是方剛毛面，六個面均帶有黑皮，當加工一個面后的測量也是比較粗糙的，因此通常在該工序中要求光出表面不見黑皮即可，并讓加工部位的尺寸大于要求的尺寸，保證后工序有加工余量。（3） 在已加工面上做標記：采用標刻機在指定位置刻上產(chǎn)品的名稱和流水作業(yè)號，葉片一但刻有編號后，既方便對葉片的識別也方便對葉片的追述。（葉片在加工過程中需要按編號對尺寸等進行記錄，葉片全部加工完成后如有出入可以追查問題出現(xiàn)的環(huán)節(jié)）（4） 銑一側面（將作為葉片進汽側或出汽側的任一平面）：普通銑床。（5）銑另一側面：普通銑床（6） 磨兩側面：磨床。磨兩側面的作用主要是為了提高基準面的加工精度，因為后工序的加工都要以這兩個面為基準。（7） 粗銑兩端面：普通銑床。（8） 轉移標記：標刻機。前面將標記刻在平面上，后工序加工時會把刻有的標記銑刀掉，因此必須將標記轉移到側面上，該側面將作為葉片的出汽側。（9） 銑另一平面及修第一平面：普通銑床。（10） 精銑兩端面：普通銑床。至此將葉片的六個基準面加工完成。此時葉片的形狀如（圖9.6）所示。圖9.6方鋼（11） 打頂針孔：普通銑床。葉片的汽道型線部分需要在數(shù)控機床上加工，加工時需要葉片作旋轉運動，對于小葉片來講葉片的變形不大，因此可以采用一端驅(qū)動而另一端用頂針頂住即可。對于長葉片如果采用兩端都驅(qū)動（即雙驅(qū)）則可以不打頂針孔。接下來由于此時葉片還處于長方體的狀態(tài)，因此可以適當?shù)膶ζ啦糠诌M行去余量，此時去余量既方便葉片的測量也方邊葉片的裝夾。（12） 背弧出汽邊倒角：普通銑床?？刹捎脤Ｓ霉ぱb（葉片過大時）或采用萬能虎鉗配合機床主軸旋轉一定的角度加工。（13）背弧進汽邊倒角：普通銑床。倒角完成后葉片的形狀如圖9.7所示。

粗精銑背平面及凸臺、葉冠：數(shù)控機床。該工序的加工根據(jù)編程者個人的習慣，分幾道工序完成，為了提高加工效率加工中需要換幾把刀才能完成加工任務。工藝加工內(nèi)容如圖9.8中粗線部分所示。加工中用了三把標準刀具，分別是：IG32、R28、D80。IG32刀具用來粗加工，R28用來精加工葉頂，D80用來精加工葉根背平面和凸出部分。刀具加工后的零件狀態(tài)如圖9.10所示。加工中由于使用的是數(shù)控機床，因此盡量采用小余量高速切削加工。加工中最后精銑葉冠的加工軌跡仿真如圖9.9所示，圖中左端的十字交叉線為加工中的坐標原點，在上方的長方形線框為抬刀平面，在右端的Z字形線為刀具軌跡線。圖9.8粗精銑背平面及凸臺 圖9.9精銑葉冠刀具軌跡a.第一把刀加工后的狀態(tài)b.a.第一把刀加工后的狀態(tài)b.第二把刀加工后的狀態(tài)c,第三把刀加工后的狀態(tài)圖9.10三把刀加工后的零件狀態(tài)葉根、葉冠內(nèi)徑向面去余量：這個加工根據(jù)產(chǎn)品圖的情況分幾個機床和幾個工序來完成，加工機床有普通機床和數(shù)控機床配合使用。最終將葉片的內(nèi)徑相面加工成如圖9.11中上面部分所示的形狀。圖9.11葉根、葉冠內(nèi)徑向面去余量圖9.12加工葉根型線圖9.11葉根、葉冠內(nèi)徑向面去余量圖9.12加工葉根型線圖9.13葉根型線刀具（16）線切割葉根型線：線切割機。加工形狀如圖9.12所示，要完成該工序的加工，在早期的加工中至少需要五道工序：預銑第一刀、預銑第二刀、預銑第三刀、粗銑、半精銑，粗銑和半精銑用成型銑刀加工。采用線切割一道工序就加工到半精銑的位置。（17） 精銑葉根型線：平銑或圓盤銑床。加工形狀與線切割形狀相同，只是該形狀還必須繞葉輪中心旋轉。該工序的加工采用平銑則需采用蝸輪蝸桿連接的專用工裝讓葉片走圓弧運動，而成型刀具只作旋轉運動，因為葉根型線與葉輪接觸部位是圓弧面。精銑葉根型線的刀具如圖9.13所示。如果采用圓盤銑則只需將葉片擺正即可。（18） 精銑葉根、葉冠內(nèi)徑向面及凹槽：數(shù)控機床。加工部位及形狀如圖9.14中粗線所示。該工序分成了七個工步，換了七種刀具完成，分別為：①粗銑T1IG32G54②精銑葉根T2D80G55③銑葉根斜面T3R28G56④粗銑葉頂T4K16G57⑤精銑葉頂T5K12G58⑥精銑葉頂圓角T6K8G58⑦精銑葉根槽T7L12G59圖9.15為工步⑤精銑葉頂?shù)募庸ぼ壽E與部位。圖9.14精銑葉根、葉冠內(nèi)徑向面及凹槽 圖9.15精銑葉頂下面為工步⑤精銑葉頂程序的開頭和結尾部分的NCL文件和NC程序，NC文件是由NCL文件經(jīng)專用的后置處理而來。此處的NCL文件為用通用軟件PRO/E生成的刀具軌跡文件。NCL文件：$$* Pro/CLfileVersionWildfire2.0-M040$$->MFGNO/202001PARTNO/202001$$->FEATNO/1545MACHIN/UNCX01,1$$->CUTCOM_GEOMETRY_TYPE/OUTPUT_ON_CENTER UNITS/MM LOADTL/5,OSETNO,5$$->CUTTER/12.000000SET/OFSETL,58$$->CSYS/1.0000000000,0.0000000000,0.0000000000,-0.0000000000,$0.0000000000,1.0000000000,0.0000000000,0.0000000000 ,$0.0000000000,0.0000000000,1.0000000000,0.0000000000$$->OSETNO/5,0.0000000000,0.0000000000,0.0000000000$$->OSETNO/5,0.0000000000,0.0000000000,0.0000000000SPINDL/RPM,3000.000000,CLWCOOLNT/ONRAPIDGOTO/-311.1238828137,-101.2600000000,20.0000000000RAPIDGOTO/-311.1238828137,-101.2600000000,18.7520000000FEDRAT/1500.000000,MMPMGOTO/-311.1238828137,-101.2600000000,-11.2480000000GOTO/-269.9977382993,-101.2600000000,-11.2480000000GOTO/-269.9977383240,-101.0641712631,-11.2480000000GOTO/-311.1238828086,-101.0599608967,-11.2480000000GOTO/-311.1238827931,-100.8599201759,-11.2480000000GOTO/-269.9977384007,-100.8683499488,-11.2480000000GOTO/-269.9977385374,-100.6725455343,-11.2480000000GOTO/-311.1238827700,-100.6598926914,-11.2480000000GOTO/-311.1238827340,-100.4598502499,-11.2480000000GOTO/-277.6855724756,-100.4720564055,-11.2480000000GOTO/-269.9977387103,-100.4767081362,-11.2480000000GOTO/-269.9977389220,-100.2808606377,-11.2480000000GOTO/-312.3123220495,-0.9325448864,3.1320000000GOTO/-312.3123221344,-0.7460784580,3.1320000000GOTO/-300.5932837609,-0.7522073594,3.1320000000GOTO/-288.8770817104,-0.7660311140,3.1320000000GOTO/-275.5955701795,-0.7897406188,3.1320000000GOTO/-275.5955701795,-0.5917043291,3.1320000000GOTO/-285.8228146558,-0.5773258073,3.1320000000GOTO/-297.3279792775,-0.5663180896,3.1320000000GOTO/-312.3123221708,-0.5595133482,3.1320000000GOTO/-312.3123222036,-0.3729662155,3.1320000000GOTO/-292.3703254501,-0.3802929512,3.1320000000GOTO/-275.5955701795,-0.3952012011,3.1320000000GOTO/-275.5955701795,-0.1973877735,3.1320000000GOTO/-296.6357243738,-0.1890501688,3.1320000000GOTO/-312.3123222351,-0.1864900485,3.1320000000GOTO/-312.3123222446,0.0000000000,3.1320000000GOTO/-275.5955701795,0.0000000000,3.1320000000$$->OSETNO/-3,0.0000000000,0.0000000000,0.0000000000GOTO/-275.5955701795,0.0000000000,20.0000000000COOLNT/OFFSET/OFSETL,OFFSPINDL/OFF$$->END/FININC文件：% 程序開頭標志N40(File_name:5jingyedingk12t5.ncl.1) 程序注釋N50T5 選擇刀具N60M06 換刀N70(TOOL-12.) 刀具注釋N80G00G58G90Z20.000 選擇坐標系N90X-311.124Y-101.260 定位到要求的位置N100S3000M03 主軸轉速為3000正轉N110M08 冷卻液開N120G91相對坐標編程N120G91N130G43Z-1.248H5 在某一高度上設置刀具長度補償N140G01Z-30.000F1500.000 給出走刀速度N150X41.126N160Y0.196N170X-41.126Y0.004N180Y0.200N190X41.126Y-0.008N200Y0.196N210X-41.126Y0.013N220Y0.200N230X33.438Y-0.012N240X7.688Y-0.005N250Y0.196N260X-19.822Y0.013N270X-21.304Y0.008N280Y0.200N290X27.185Y-0.014N300X13.941Y-0.011N310Y0.196N320X-17.137Y0.016N330X-23.989Y0.014N2330X7.932Y-0.031N2340Y0.197N2350X-8.003Y0.027N2360X-8.430Y0.022N2370X-8.903Y0.016N2380X-11.381Y0.011N2390Y0.186N2400X11.284Y-0.010N2410X8.844Y-0.013N2420X8.425Y-0.019N2430X8.164Y-0.024N2440Y0.197N2450X-8.160Y0.020N2460X-11.017Y0.020N2470X-9.092Y0.010N2480X-8.448Y0.005N2490Y0.186N2500X11.719Y-0.006N2510X11.716Y-0.014N2520X13.282Y-0.024N2530Y0.198N2540X-10.227Y0.014N2550X-11.505Y0.011N2560X-14.984Y0.007N2570Y0.187N2580X19.942Y-0.007N2590X16.775Y-0.015N2600Y0.198N2610X-21.040Y0.008N2620X-15.677Y0.003N2630Y0.186N2640X36.717N2650G49Z16.868 取消刀具長度補償N2660M09 關閉冷卻液N2670M05 主軸停N2680M30 返回主程序% 程序結束標志

(19)銑汽道型線：數(shù)控機床。加工部位為汽道以及與汽道相連接的部分如(圖9.16)中的加粗部分。葉片汽道部分的加工在我廠使的軟件種類比較多，分別有：RCS、但基本的加工方PROE、MASTECAM、TSSNT、TS3.0，這是因為我廠的汽道型線加工機床的種類比較多，不同的機床使用不同的軟件。各種不同的加工軟件的使用有很大的區(qū)別，但基本的加工方式卻相差不大。圖9.16銑汽道型線部位ab圖9.16銑汽道型線部位ab圖9.17汽道部分的加工軌跡汽道部分的加工工作量比較大，要求對葉片進行數(shù)據(jù)處理、造型、加工部位的劃分、加工方式的選擇、使用刀具的選擇、加工軌跡的數(shù)據(jù)轉換等。加工工步也比較多，通常完成該工序的加工需要十多個工步。但基本的加工部位有：汽道、葉根圓角、葉頂圓角、葉根平臺、葉頂平臺、凸臺等，對每個部位根據(jù)余量情況和過渡圓角大小還須分成幾次完成。圖9.17為用TSSNT加工汽道部分的加工軌跡，該方式為采用螺旋式進給加工。加工完該工序后對葉片的檢查采用綜合量具和三座標檢測，三座標檢測是首件的檢查和加工過程中抽檢。每件葉片要求用綜合量具檢查。葉身型面的加工邊界劃分如圖9.18所示，下面為我廠采用TSSNT加工汽道部分的主程序：對刀：X向在葉根端面出汽側定位A軸的設定：背弧側在上，A值0。

圖9.18葉身型面的加工邊界劃分;IG32TOOLT1M6M00EXTCALL"1401" 葉頂B2銑空刀，離葉頂12.5MM，如果余量小，可不用此段（背弧出汽側進刀）M00EXTCALL"1402" 葉頂B2銑空刀，離葉頂2MMM00EXTCALL"1403" 葉根B1銑空刀，離葉根2MMM00EXTCALL"1419"————銑邊B3-B4放量6MMM00EXTCALL"1404"————銑邊B3-B4放量3MMM00EXTCALL"1405"-- 粗銑葉身B3-B4放量3MMM00EXTCALL"1406"————粗銑葉身B3-B4放量0.5;d25TOOLT2M6M00EXTCALL"1407"M00EXTCALL"1409"M6M00EXTCALL"1407"M00EXTCALL"1409";D20TOOLT3M6M00EXTCALL"1408"M00EXTCALL"1410";K12TOOLT4M6M00EXTCALL"1413"M00—銑葉頂B2—銑葉頂B4-B2一銑葉根B1—銑葉根B3-B1銑葉頂B2EXTCALL"1415;R28TOOLEXTCALL"1415;R28TOOL—銑葉頂B4-B2T5M6M00EXTCALL"1417" 銑身B4-B3M00M30由于NC程序太長，下面僅將子程序“1401”葉頂開空刀的的開頭和結尾部分給出:MSG("1401")G00G90G94G54FGROUP(X,Y,Z,A,B)M03S1989G01X395.523Y91.253Z217.698B3.450A282.897F30000.0G00M08G91G01X.000Y.000Z-180.000B.000A.000F30000.0X.000Y-20.000Z.000B.000A.000F835.0G93G64X.146Y.192Z-.859B.025A.887F2046.2X.147Y.178Z-.863B.024A.889F3303.1X.147Y.161Z-.866B.024A.889F4265.9X.148Y.142Z-.869B.024A.890F4285.9X.147Y.122Z-.871B.023A.892F4285.9X.147Y.098Z-.875B.024A.893F4285.9X.148Y.071Z-.876B.022A.897F4285.9X.146Y.035Z-.879B.023A.900F4285.9X.145Y-.014Z-.878B.021A.905F4285.9X.142Y-.102Z-.873B.020A.909F3526.4X.122Y-.342Z-.811B.014A.882F1835.6X-.018Y-.917Z-.085B-.011A.224F877.6X-.095Y-.901Z.395B-.022A-.275F947.1X-.092Y-.905Z.388B-.022A-.271F944.4X-.079Y-.942Z.310B-.020A-.182F897.1X-.063Y-.973Z.218B-.019A-.079F857.3X.133Y.333Z-.810B.036A.873F4285.9X.135Y.320Z-.815B.035A.874F4285.9X.136Y.307Z-.821B.034A.875F4285.9X.137Y.294Z-.827B.032A.876F4285.9X.139Y.280Z-.831B.032A.876F4285.9X.140Y.267Z-.836B.032A.877F4285.9X.141Y.255Z-.841B.030A.877F4285.9X.142Y.242Z-.844B.030A.878F4285.9X.143Y.231Z-.848B.030A.877F981.4G94X.000Y.000Z150.000B.000A.000F30000.0G00M05M09G90M17G00M02加工完葉身型線后的葉片照片如圖9.19所示:圖9.19加工完葉身型線后的葉片(20)銑葉根端面：普通銑床。用成型銑刀走升降。加工部位如圖9.20和圖9.21中粗線部位。該部位分兩次完成。

9.20銑葉根端面部位 9.21銑葉根進出汽側（21） 銑葉根進出汽側面。該工序的加工也有多種類，有采用成型銑刀，有采用線切割，也有采用標準刀具用數(shù)控刀具加工。（22） 銑斷葉頂、銑殘留處、鉗修。（23） 拋光：拋光機。型線部分的粗糙度要求較高，因此對汽道部分用求用砂布等工具將汽道型線部分拋光。以上工序完成后就完成了如圖9.5所示葉片的加工。9?3?2葉片加工的常規(guī)工藝葉片加工的常規(guī)工藝主要是指葉片加工設備在早期比較落后或是現(xiàn)在一些小型企業(yè)使用的加工手段。此處還是以圖9.5所示葉片做介紹。葉片常規(guī)加工工藝在葉根型線部分的加工與數(shù)控加工工藝一樣，主要不同點在葉根葉冠內(nèi)內(nèi)背徑向裝配面和汽道型面的加工上。9.3.2.1葉片的葉根、葉冠內(nèi)背徑向面的加工早期葉片內(nèi)背徑向裝配面由于設備的落后，因此在設計葉片時結構就相對簡單（這已經(jīng)不能適應現(xiàn)代汽輪機高參數(shù)，大功率發(fā)展的要求了，那種簡單結構已逐步在淘汰了。）但基本加工思路是：設計成型銑刀采用普通平銑或立式銑床加工。由于成型銑刀的設計相對復雜，設計成型銑刀時間長，增加了技術準備周期；成型銑刀的制造難度大，增加了工藝裝備的制造周期；在成型銑刀的切削過程中，由于切削性能差，因此只能小余量切削，再加上在用成型銑刀加工前還需要進行大量的去余量加工以減少對成型銑刀的磨損。成型刀具屬于專用刀具，只隊某種形狀結構使用，不同形狀結構的葉片則必需分別單獨設計。因此用普通工藝加工葉片增加了成本，整個生產(chǎn)周期長，這些都不能適應現(xiàn)代化企業(yè)的要求：高效、快速、低成本。在煩瑣的普通機床的加工過程中，不同機床的轉換頻繁，對機床操作者的技能要求高，稍有疏忽就會造成批量的廢品。（批量化加工中廢品的產(chǎn)生往往在粗加工或是去余量的時候發(fā)生，因為這時后的加工操作者的警覺性不高。）而數(shù)控加工對機床操作者的技能要求相對低些，但對程序設計者的要求比較高，一個好的加工程序通常要經(jīng)過反復的論證和調(diào)試與修改才能達到滿意的效果。數(shù)控加工程序采用通用刀具，因此減少了刀具的設計周期和制造周期，通用刀具對產(chǎn)品的適應強，這些都是現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展的趨勢。葉根葉冠內(nèi)、背徑向面的加工工藝流程：（1）粗銑葉根、葉冠背徑面。粗銑葉根、葉冠背徑面的加工工序卡9.22如圖所示。圖9.22粗銑葉根、葉冠背徑面的工序卡（2） 精銑葉根及葉冠背徑向面該工序卡片與粗銑一樣，只是要求形位公差和粗造度上高一些。（3） 粗銑葉冠背弧出汽邊粗銑葉冠背弧出汽邊的工序卡片如圖9.23所示。(5)預銑葉根內(nèi)徑向面圖9.24預銑葉根內(nèi)徑向面的工序卡該工序加工加工由于兩個方向都帶斜度，在普通機床上只能采用成型銑刀加工。(6)粗銑葉根內(nèi)徑向面(7)粗銑葉冠內(nèi)徑向面(8)精銑葉根、葉冠內(nèi)徑向面精銑葉根、葉冠內(nèi)徑向面的工序卡如圖9.25所示。該工序通常采用三坐標機床配合成型刀具加工。汽槍機廠里率用葉片加工工序卡片?*工.117(1汽槍機廠里率用葉片加工工序卡片?*工.117(1EQLK***由?TCM-T2崗財■H*■會ci.dm圖9.25精銑葉根、葉冠內(nèi)徑向面的工序卡1g1z酒5ft■±(U<51土n4,制.ITA*A啊K191-*gz■"叫uLL-kf萬■MEtK■-倒，彳瑚HA-9.3.2.2汽道型面的加工型面質(zhì)量的好壞直接影響到葉片的工作質(zhì)量，因此，型面的加工應滿足下列技術要求：保證型面本身的型線精度及各截面的相對位置精度。證型面與葉根的相對位置精度。由于型面是由復雜曲線組成的空間曲面，要保證它的加工精度就不得不采用專門的加工方法。葉片的機械加工量約為透平機組加工量的三分之一，而型面的加工量約占葉片加工量的二分之一。型面的加工需要許多復雜的工裝、夾具、量具和專用機床，因此葉片的加工水平往往可以用型面加工的水平來衡量(1)葉片型面?zhèn)鹘y(tǒng)的加工方式早期開發(fā)的葉片型面通常具有一定的成形規(guī)律，葉片型面?zhèn)鹘y(tǒng)的加工方式與汽道的型面結構、變化規(guī)律密切相關。在汽輪機葉片制造中，型面的加工采用機械加工方法占很重要的地位。而汽道型面采用什么曲線，是等截面還是變截面，變化規(guī)律如何，直接影響所采用的加工方法、刀具及夾具、量具的設計等截面葉片型面的加工這類葉片汽道型面的結構中心與葉片的對稱中心線相互平行。汽道長度較短，一般采用方鋼毛坯，加工時主要以出汽邊定位。通常先加工內(nèi)弧，用控制弧深的方法來保證汽道與葉根的相對位置。加工背弧時，再以內(nèi)弧型線定位保證型面的最大厚度。內(nèi)背弧加工分粗、精銑工序,粗銑后為精銑均勻留0.5mm左右的加工余量。如果用方鋼，還需增加荒銑工序，以保證粗銑時余量較為均勻。如果進出汽邊余量較大，內(nèi)弧荒銑分兩道工序進行，目的是為了使粗銑時余量較為均勻。第一道工序?qū)⑷~片傾斜，銑平進、出汽邊高度。第二道工序用立銑主軸傾斜一定的角度，即可加工出和內(nèi)弧相似的橢圓來。當內(nèi)弧由一個圓弧組成時，可用臥刀法。此時銑刀半徑等于內(nèi)弧半徑，當葉片是自帶圍帶時，其切削長度等于葉片汽道長度，當葉片是無圍帶葉片時其切削長度大于葉片的汽道長度，銑刀端面圓角R即為內(nèi)弧型面與葉根或葉冠交接處的過渡R。當加工自帶圍帶葉片時，銑刀刀柄軸徑受到圍帶高度的限制，如果銑刀刀柄軸徑過小，則葉片設計應作修改。由于內(nèi)弧型線隨銑刀直徑而變，型線精度隨銑刀磨損而降低，所以必須分粗銑、精銑。精銑作為光整加工，保證尺寸精度和光潔度，精銑刀磨損后就作為粗銑刀。當內(nèi)弧型線由幾個圓弧組成時，可采用仿型加工，所采用的銑刀半徑應小于最小曲率半徑。如果汽道長度較大，特別是對于內(nèi)弧直通的葉片，可用成型銑刀加工，對于內(nèi)弧不直通葉片的根部圓角可用一半徑和內(nèi)弧最低點半徑相同的圓柱銑刀加工。如果內(nèi)弧由幾個圓弧組成，圓角加工時在銑刀頂部裝一靠模輪，滾輪直徑稍大于銑刀直徑，加工時一面縱向走刀，一面夾具由彈簧自動升降，借滾輪按內(nèi)弧仿型加工出圓角。背弧的加工與內(nèi)弧相類似，也用成型銑刀或采用仿型加工。但背弧仿型銑時銑刀的直徑不受型面曲率半徑的的限制，加工情況比內(nèi)弧好。在成型加工前和內(nèi)弧相同，也有荒銑，一般是進出汽邊倒角，使背弧余量較均勻，粗銑加工后留0.5mm的加工余量。斜銑葉片型面的加工由型面成型規(guī)律可知，斜銑型線由相同半徑的圓弧組成，圓弧中心連線對座標軸線的投影又相同，汽道的結構中心線和對稱中心線在xoz,yoz兩平面的夾角等于常數(shù)，所以能用一型線刀具一一型線銑刀，沿著汽道結構中心線的方向運動，加工出各截面所需要的型面來，斜銑方法可用于內(nèi)背弧加工，斜銑型線精度高，生產(chǎn)率也高，但刀具的準備周期長。型線為斜切+y向位移的葉片型面的加工這種型線基本為斜切，但葉片結構中心在xoz平面內(nèi)的斜率為一種，在yoz平面內(nèi)的斜率是變化的，為一折線或曲線。其加工與加工斜切葉片類似，將葉片根據(jù)斜切規(guī)律放斜兩個角度，y向采用的是第一段斜率所決定的角度，再在y軸方向加一塊靠模板以控制葉片在y方向的運動符合圖紙所要求的y向斜率變化。加工時用成型銑刀在臥式仿型銑床上進行銑削。型線為斜切+y向位移+x方向位移的葉片型面的加工這種葉片型線也屬斜切的一種，但其結構中心線在xoz面與yoz面內(nèi)均為一折線或曲線，即在這兩個平面內(nèi)，斜率都是有變化的。加工時加工時，先將葉片按按第一段的斜率放斜兩個斜度，再用兩向靠模，控制x與y向的位移以滿足圖紙上斜率變化的規(guī)律。直軸旋轉葉片型面的加工這類葉片沿汽道高度上各截面的形狀相同，但型線除按斜切規(guī)律變化外，還繞著某一中心軸旋轉。對于這種葉片，內(nèi)背弧均用成型銑刀加工，將葉片裝于夾具上，放斜兩個角度，使葉型旋轉中心與夾具的轉軸中心重合。如各截面旋轉角度沿葉高沒有規(guī)律，則用靠模板控制旋轉角度，即可加工出所要求的型面來。斜軸旋轉葉片型面加工這種葉片各截面型線均相同（這是能否采用成型銑刀加工的首要條件）。型線既按斜切規(guī)律變化，又圍繞著某一軸線旋轉，而且在x方向還有位移。對于這種葉片，首先將葉片按斜切規(guī)律在x向及y向放斜兩個角度，然后要求成型銑刀沿傾斜的旋轉軸作正向或反向的回轉動作，再由夾具的靠?？刂迫~片沿x向上下移動，完成x向的位移，這樣即可加工出所要求的型線。由座標點組成的扭曲葉片型面的加工這種葉型的特點是沿汽道高度上各截面型線都不相同，因此不能用成型銑刀加工，只能采用仿型加工。仿型加工有仿型刨，仿型銑或仿型車，也可采用電解加工等等特種加工成型［1］。9.4 葉片數(shù)控加工中的典型夾具和刀具9.4.1葉片數(shù)控加工中的典型夾具數(shù)控機床銑汽道型線的夾具，根據(jù)機床結構不同劃分有兩種情況，分別為單驅(qū)的夾具和雙驅(qū)的夾具。雙驅(qū)是指葉片的葉根和葉冠同步旋轉的同時驅(qū)動葉片饒x軸旋轉，在程序上體現(xiàn)為A軸的運動。單驅(qū)的夾具是指葉片的葉根或者是葉冠一邊驅(qū)動，另外一邊是用頂針頂住使葉片饒X軸旋轉，一般短葉片和方鋼葉片采用單驅(qū)加工。一般長葉片采用雙驅(qū)加工，因為長葉片如果采用單驅(qū)，一方面在葉片的長度方向施加頂?shù)牧?，會增加葉片的變形，另一方面葉片太長，如果刀具加工到頂針這邊時葉片會發(fā)顫，從而影響葉片的加工質(zhì)量。根據(jù)葉片種類不同有專用夾具和通用夾具，專用夾具指根據(jù)特定的某級葉片而設計的夾具。通用夾具是指先設計通用的過渡盤，然后其它葉片在通用的過渡盤上分別設計不同的定位框架，而供不同的葉片使用。不管采用哪種方式設計夾具，最終設計指導思想是以葉片在轉子上的裝配面作為定位基準。如圖9.26、9.27分別為專用和通用夾具上的一個定位框架。1I皓144I0235-B-id-*T*4 *tx#fl-?9ft圖9.26通用傳動盤上的定位框架圖9.27專用傳動盤如圖9.28、9.29為兩種傳動盤的實物圖:與機床接口的過渡