葉片是透平機械中的核心零(líng)件,葉片一般都處在高溫、高壓和腐蝕的介質下(xià)工作。葉片的加工質量和壽命直接影響到機組的運行效率和可靠性,而葉片的(de)質(zhì)量和壽命與葉片的加工方式有著密切關係。
一、葉片加工(gōng)的相關知識
1、 葉片加工工藝
葉(yè)片加工按照工藝區分一(yī)般分為方鋼、方(fāng)箱工藝,其中小型葉片一般采用方鋼(gāng)工藝,整體長方形(xíng)材料采用大餘量(liàng)去除材料方法加工,一(yī)般材料去除率大於70%;大型葉片采用鍛造毛坯(pī)後方箱工藝加工(gōng)。
2、葉片加(jiā)工內(nèi)容
葉片加工主要包括葉根、葉身、葉冠、氣道、過渡(dù)R加工。
葉(yè)根主要起安裝、定位作用,所以定位處精(jīng)度、光潔度要(yào)求較高。
葉身是主要工作部位,一般采(cǎi)用(yòng)型麵加工後精拋光來達到要求。
2、 葉片毛坯種類
葉片的毛坯形式可分為(wéi):模鍛葉片毛坯,方剛葉片毛坯、精鑄葉(yè)片毛坯。模鍛葉片毛坯(pī)葉身部分單麵延法向方向放量4-5mm,葉(yè)冠和葉根放量7mm左右,鍛(duàn)成方剛形式。
4、葉片加工特(tè)點及難點
1)一般先加(jiā)工葉根,後以葉根作為(wéi)定位(wèi)基準裝夾,葉冠(guàn)頂針支(zhī)撐,型麵加工為剩餘工序(xù)。
2)由(yóu)於葉片加工要求高材料(liào)去除率,但葉片材料一般為鈦合金與高(gāo)溫合金材料,所以切削線速度一(yī)般都很低,且刀具磨損(sǔn)較快,要求刀具既鋒利又要耐磨損。
3)葉片(piàn)剛性較差,裝夾困難,加工過程中工件變(biàn)形量大,尤其在型麵加工過(guò)程中刀具經過(guò)出氣邊時,工件嚴重變形,刀具振刀,工件被加工表麵有振紋。
5、加工(gōng)方法
下(xià)麵以汽輪機葉片葉身和氣道型麵的加工為例,簡單介紹葉片型麵加工的粗、半精、精加工的方式和刀具及刀具參(cān)數選擇。該葉片為小型葉片,總長270mm,葉(yè)根長80mm,葉根厚40mm。零件對(duì)加工後的表麵粗(cū)糙度和輪廓精度要求較高,其葉(yè)身較長、葉片壁薄。
1) 傳統數控加工方法
對於葉盆、葉背、葉緣圓弧的加工利用球刀或鼓型刀分別進行區域加工、插銑等(děng)加工,有接(jiē)刀痕,同時(shí)加工(gōng)效率低。
2)現(xiàn)代四軸聯動加(jiā)工方法四軸聯動加工則(zé)是介(jiè)於在三座標與五座標加工的一種數控加工方式。它是在三(sān)座標(X、Y、Z)基礎上為某一軸(X軸或Y軸)增(zēng)加(jiā)一個回轉(zhuǎn)軸(A軸或B軸),這樣在加工時不僅可以在X、Y、Z、三(sān)個方向(xiàng)上聯動(dòng)同時(shí)也能繞回轉軸作回轉運動。其加工範圍較(jiào)三座標數控加工大(dà)為提高。並能有效(xiào)地控製刀具和曲麵切削點法矢的夾角,從而使切(qiē)削餘量相對均勻,在型麵扭轉(zhuǎn)較大的葉片加工中有(yǒu)明顯的優勢;同時一次完成了葉盆、葉背、進(jìn)排氣邊緣的加工,具有較高的加工精度(dù)。
工件在機床(chuáng)上,一次裝夾,先加工出方鋼的裝夾工藝凸台,再用中(zhōng)心鑽頭加工兩端定位用的中心孔,這樣充分保證了所有工藝基(jī)準的一致性;用工藝凸台和中心孔定位,用一(yī)端壓(yā)夾一端頂緊的方式在四軸機床上進行裝夾加工(gōng)。
二、葉片(piàn)型麵粗加工的幾種模式
1、用分層銑削法
工件繞機床A軸旋轉,刀具在Z軸方向切進一定的深度,再延X軸方向切去一層,如此反複進(jìn)行,直至加工到位。
2、車銑(xǐ)法
工件繞機床A軸旋轉,刀具在(zài)Z軸方向進刀切(qiē)削,直(zhí)至加工到位,然後再退刀,再在X軸方向(xiàng)進刀,繼續(xù)加工。
3、線性(xìng)銑削
機床一個(gè)個型麵逐一進行麵銑削,從而去(qù)除大部分餘量,類似於區域加工(gōng)方法。
3、 螺(luó)旋銑削(xuē)法
刀具圍繞葉片型麵作整周回(huí)轉,采用(yòng)玉米仿形銑刀,大切深進刀,切削深度一次性達到粗加工要求尺寸,同時沿X軸方向進(jìn)刀(dāo),刀具的軌跡為徑向螺旋的銑削線。
4、 刀具種類及切削參數
螺旋銑(xǐ)削粗加工采用玉米銑刀,端麵采用(yòng)兩(liǎng)個刀片,切割第2行采用3個刀片,第(dì)3、4行采用(yòng)4個刀片,此種(zhǒng)刀具可進行大切深加工,切削刃(rèn)長,加工(gōng)效率高,廣泛應(yīng)用於粗(cū)加工。
三(sān)、葉型的半精加工
型麵的半精加(jiā)工采用螺旋線銑削(xuē)方式,其走刀軌跡由刀具圍繞葉片型麵作整周回轉的一係列螺旋(xuán)線所形成。其(qí)特點是:葉片整周切削過程中(zhōng),軌跡光滑連續,可采用高速銑削;同時切削過程中葉片對稱受力,使加(jiā)工變形大大減小。
采用螺旋銑仿形加工(gōng)的半精加實驗切削(xuē)參(cān)數如下:線速度為250m/min,每齒進(jìn)給量0.16mm,進給量1.2mm/min,吃刀深(shēn)度為2.5mm。
四、葉片型麵的精加工
采用螺旋銑的方法進行加工,使用(yòng)F2334,Ø32,Z=5,刀片ROHX08的仿(fǎng)形(xíng)銑刀,相對以前的專用銑刀加(jiā)工,加工時間縮短20%,刀具壽命增加30%,刀具成本降低10%。
五、總結
傳統汽輪機葉片加工(gōng)中,型麵曲線采用(yòng)什麽曲線,直接影響所采用的加(jiā)工(gōng)發法,例如等截麵葉片型麵的加工,通常(cháng)先加工內弧,用控製弧深的方法來保證氣道與(yǔ)葉根的相對位置,加(jiā)工背弧時(shí),再以內弧型線定為,保證型麵(miàn)的最大厚度,粗銑後為精銑均勻留0.5mm餘量。
現代五軸加工費用較高(gāo),而四軸加工更具實際意義。四坐標數(shù)控機床加工葉片型麵時,由於A軸可旋轉,機床有(yǒu)刀具(jù)選擇功能(néng),刀具切削中,在刀(dāo)具不發生幹(gàn)涉的情況銑刀直徑越大越好,而且端麵圓角可為任意角,此種加工比較適(shì)於中小(xiǎo)型葉片的加工。
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