汽轮机叶片叶根加工工艺分析

汽轮机叶片叶根加工工艺分析工具技术卢铁钢，高军伟，卢铁义黑龙江农业工程职业学院；上海肯纳飞硕金属有限公司摘要轮机叶片根部结构复杂、定位精度要求高。传统的机械加工工艺繁杂，效率较低，刀具损耗大，成本高，加工难度很大。通过技术改造，设计选择专用的加工刀具，编制全新加工工艺，一举解决了这个加工难题。实际加工发现，采用新工艺后生产效率大幅度提高，加工时间大大缩短，成本降低，零件加工质量稳定，取得了良好的生产效益。关键词叶根铣；加工工艺；组合刀具中图分类号O6文献标志码AANALYSISOFTURBINEBLADEROOTPROCESSIMPROVEMENTLUTIEGANG，GAOJUNWEI，LUTIEYIABSTRACTDUETOCOMPLEXSTRUCTUREOFTURBINEBLADEROOTANDDEMANDOFHI【GHPRECISIONPOSITIONING，CONVENTIONALMACHININGPMCESSL。SCOMPLICATEDANDVERYDIFFICULTLESSEFFICIENT，TOOLCONSUMPTIONANDHIGHCOSTHASBEENTHROUGHTECHNOLOGICALINNOVATION，SPECIALCUTTINGTOOLSANDANEWPROCESSINGTECHNOLOGYISDESIGNEDTHISPRODUCESASUBSTANTIALINCREASEOFPRODUCTIONEFFICIENCYINTHEACTUALPROCESSINGINTHEMEANTIME，PROCESSINGTIMESHORTENED，COSTREDUCTION，QUALITYOFPARTMACHININGSTABILITYANDGOODPRODUCTIONEFFICIENCYISACHIEVEDKEYWORDSBLADEROOTMILLING；MACHININGPROCESSCOMBINATIONTOOL1引言叶根的作用是作为工件的定位基面与汽轮机主轴轮盘卡槽紧配合。为保证叶片工作性能，其形状基金项目黑龙江省新世纪高等教育教学改革工程项目11535031收稿日期2011年7月设计为由若干变曲度曲面连接形成，各曲面间采用圆弧过渡。叶片根部外型如图1所示。在加工过程中该叶片根部的曲面切削量较大，加工中遇到的技术难点主要有以下几个问题小叶根铣削时叶片振动问题；提高叶根铣时不同部位加工质量均匀性差以一磁时间S图9齿根各点磨损曲线从图6一图9可以看出，刀具齿尖、分度圆与齿根处温度与刀具磨损关系是一致的，即温度梯度变化大的地方，刀具磨损值大；后刀面比前刀面磨损严重，但齿尖处温度与磨损值最大，分度圆处次之，齿根处最小但与分度圆数值相差较小。4结语本文通过DEFORM一3D仿真软件，对凸曲前刀面插齿刀进行插削模拟，并结合实验在数值上得出插削刃附近温度梯度很大，温度最高，相应刀具磨损量也最大；在刀具前后刀面距插削刃相等地方，温度趋于一致；而后刀面温度梯度大，相应刀具磨损量也较大，即后刀面磨损较为前刀面严重；在与切屑分离的地方，温度梯度最小，虽然也有温度变化，但属于热传导性质，在该处刀具没有发生磨损。齿尖处刀具磨损量最大，分度圆次之，齿根处最小。参考文献1张文涛，史国权，李占国新构形硬质合金插齿刀的设计模型J工具技术，2005，3943452陈日曜金属切削原理M北京机械工业出版社，198579823武文革，黄美霞基于DEFORM一3D高速车削加工仿真J现代制造工程，2009119194第一作者陈超，徐工集团科技分公司，221000江苏省徐州市FIRSTAUTHORCHENCHAO，XCMG，XUZHOU，JIANGSU221030，CHINA2011年第45卷NO12及刀具寿命短的问题；提高叶片加工生产率。针对以上技术难点，对叶片加工工艺进行了部分改进，解决了叶片加工的问题，取得了良好效果。图1叶根结构2叶根铣装夹工艺叶片产生振动的主要原因是以叶片为基准加工叶根时装夹面积过小、叶片外伸端过长导致叶片刚性不足而产生的，其直接后果就是叶片振颤较大，刀具崩刃现象频发，进给量小，切削次数增多，叶片加工精度下降。为解决此问题，采用叶片铅封固定与两端顶尖装夹作为粗基准方式处理，叶片毛坯预先采用铅封铸造成一体件，增大了夹持面积，加工完毕可将铅封打碎拆除。同时，叶片两端用顶尖装夹以提高其刚性。加工工艺如下划划叶片两端面线和中心孑L线；钻钻叶片两端面中心孔；夹叶片铅封固定与两端顶尖装夹；五轴加工粗铣叶根；五轴加工精铣叶根。3叶根铣刀具改进最初，叶根铣削刀具采用的是高速钢整体仿形47刀具见图2。该刀具能很好地模拟叶片根部曲线形状，但在实际加工中，因加工部位变化大引起切削角度、加工速度等的改变，导致整体刀具无法达到加工要求。刀具切削性能不理想，刃磨次数增多，重点部位需要多次修形。鉴于此问题，采用当今世界先进的硬质合金涂层组合刀具见图3完成叶根铣削。该刀具的设计思想是依据刀具的分段仿形、分层切削的理念设计完成的见图4。根据叶片根部结构、加工精度要求，将叶根变曲度曲面划分为若干段近似规则的小曲面，每段曲面根据加工特性要求刀盘上设计不同结构刀槽，以获得更优化的切削角度，再选择安装标准硬质合金刀片实现加工。同时，为提高生产效率，同一加工部位刀盘圆周方向设计4级或5级刀片，每级刀片完成一定切削量，多级刀片组合实现更大切削量。图2高速钢整体刀具4加工工艺改进分析实践证明，通过工艺改进，以叶片铅封固定与两端顶尖装夹作为粗基准，采用硬质合金涂层组合刀具加工叶根，能有效解决叶根铣问题，降低加工成本，提高叶片加工质量和生产效率。图3叶根铣组合刀具图4硬质合金涂层组合刀具加工原理示意图采用叶片铅封固定与两端顶尖顶紧的装夹方式，叶片刚性显著提高，有效解决了叶片振颤问题，降低了刀具加工时崩刃现象，提高叶片成品率。叶片生产效率显著提高。通过一系列对比能清晰体现改进工艺前后的显著差别。切削速度显著提高。原工艺采用高速钢整体刀具加工，加工速度一般在LOMMIN或40RMIN左右，采用硬质合金涂层组合刀具的加工速度可达180260MMIN或280360RMIN左右，切削速度大为提高。刀具切削量成倍增大。整体刀具的每刀进给一般在007MM左右，采用组合刀具分层切削时每刀进给3MM左右。刀具不用刃磨，应用难度降低。整体刀具平均加工2件就需要修磨一次，因此每组叶片就要备一组成型铣刀待用，所需刀具的库存量大，占用较大空间，且整体刀具修磨最多为7次，而且刀具刃磨后还要测量型线是否正确，检测工序复杂；组合刀具选工具技术用标准刀片，一般加工10件换一个刀片刃口，不用刃磨和反复测量型线，大大降低劳动强度。生产效率显著提高。采用整体刀具时每件需要810刀才能完成加工，每台机床通常3天2班倒，能加工2件，加工效率很低；采用组合刀具每件只需要45刀就能完成加工，每台机床每班就能加工3件，经过与以前工艺相比较，加工效率提高60以匕。5结语叶根铣的难点在于正确的装夹，使用组合刀具是提高效率的重要保证。汽轮机叶片的定位精度和加工质量要求很严格，按照上述新工艺方法加工，质量好，精度高，取得了非常可观的经济效益，为今后制造类似产品作出了有益尝试。参考文献1用自旋转刀具高速加工CG1铸铁J张宪译工具展望，20034892塞姆良斯基，鲁渤克英，杨玉译高强度材料的自回转刀具加工M北京国防工业出版社，19833金凤鸣，邓志平，杜黎明重长丝杠轴加工工艺的分析J机械设计与制造，20OR711104105第一作者卢铁钢，副教授，黑龙江农业工程职业学院，150088哈尔滨市FIRSTAUTHORLURRIGAI1G，ASSOCIATEPROFESSOR，HEILONGJIANGAGRICUHURALENGINEERINGVOCATIONALCOLLEGE，HARBIN150088，CHINA未来五年中国将继续引领世界风电发展中国资源综合利用协会可再生能源专委会主任李俊峰近日在2011北京国际风能大会暨展览会上说，未来五年中国将继续引领世界风电的发展。近五年来，中国风电产业实现快速发展。中国可再生能源协会风能专业委员会理事长贺德馨说，2010年，中国风电新增装机容量达到18928兆瓦，累计装机容量达到44733兆瓦，居全球第一位。据不完全统计，今年上半年新增风电装机容量已超过600万千瓦，中国已成为世界最大的风电市场。贺德馨说，随着风电市场的扩大，中国风电产业和风电技术也得到了快速发展。通过技术引进、自主研发等方式，中国风电设备研制能力大幅度提高，已经形成整机和零部件生产体系。目前，中国15到30机组已经实现规模化生产，成为风电场的主流机型。5兆瓦风电机组已经下线，6兆瓦以上风电机组正在研发。与此同时，就大规模发展风电带来的并网问题和风电设备的可靠性问题，中国也开展了大量的科学研究，取得了重要进展。李俊峰说“在即将出台的十二五20112015年规划中，中国政府明确表明继续推进风电的规模化发展。”2010年，国家审计结果表明，中国央企的风电企业或资产普遍赢利。随着风电设备单位投资水平下降、风场选址水平提高，以及风电机组效率提