倒梯形叶根中小叶片五轴机床集成加工的方法

1、 引言

　　倒梯形叶根动叶片是汽轮机动叶片中最常见的结构形式。倒梯形叶根叶片多为高压缸叶片，其工作环境极其恶劣，给设计、制造都提出了更高要求。制造水平的好坏将直接影响产品的性能、效率及运行的安全性。以往此类型叶片传统的加工方法均采用分工序加工，即运用不同的机床加工不同的部位，通过不同部位的依次加工，完成整只叶片的加工。这种加工形式存在基准的多次转换，由此产生的公差累计，往往会导致叶片在转子装配时出现问题。而分工序加工需要每道工序对应准备相应的专用刀具、夹具、量具，加工成本高。分工序的加工方式也给车间生产管理带来难度，使组织生产管理变得复杂化，生产效率较低。近年来随着法拉利五轴数控机床陆续投入生产使用，现已可采用五轴机床集成加工方法对倒梯形叶根叶片进行加工。用此方法可避免由分工序加工所产生的累计误差，从而保证单只叶片产品图纸设计要求及装配要求。减少人力及工装的投入成本，也相应地简化了车间的生产管理，提高了加工效率。

2、 倒梯形叶根动叶片集成加工方法具体研究

　　2.1 分析叶片机构制定合理的加工方案

　　所研究加工的叶片结构形式为倒梯形叶根，内、背径向为斜棱形，汽道为变截面，根、冠面为圆锥面。叶片具体结构如图1 所示

　　该叶片装配要求非常高，叶根两肩与轮槽两肩配合，要求叶根与轮槽贴合面的两肩位置度为0.04mm，叶根与围带的径向角允差不大于0.03。由于叶根的精度要求相对最高，故我们将叶片装夹端定在叶根端，顶紧端为叶顶端。毛坯形式采用方钢，分别在叶根与叶顶方向留适当工艺头，用于加工时装夹顶紧用。五轴机床集成加工部位除叶根端面、叶顶端面外其余部位全部加工。叶根、叶冠端面待集成加工后锯断、铣削。由此完成整只叶片的加工。

　　2.2 集成加工流程

　　倒梯形叶根动叶片大多为中小叶片，毛坯采用方钢毛坯，整体加工去除量相对较小，故我们将叶片各部位的粗、精加工全部安排在五轴机床上。选用TS85、TS35 专用软件进行编程。

　　（1）整体方钢毛坯粗加工去余量

　　由于毛坯形式采用的是方钢毛坯，叶片各部位的余量不均匀，需将叶片大部分的加工余量去除。我们选用三轴轮廓铣模式进行层切加工，选用直径准40、刀尖圆角R5 硬质合金镶片立铣刀，此刀具具有较大的刀尖圆角R，刀具使用寿命长。这种加工模式可最大限度地避免空走刀，切削速度快，加工效率高。粗加工给后续加工留0.6mm 的余量，确保后续精加工尺寸。

　　（2）进、出汽侧平面及径向装配面的加工

　　径向装配面及进、出汽侧平面选用面铣加工方法，运用直径准50、刀尖圆角R0.4 硬质合金镶片立铣刀加工。加工时单面分两刀加工，第一刀给第二刀留0.05mm余量进行光整，保证装配面的粗糙度。刀具轨迹如图2所示。

　　加工时先加工进、出汽侧，之后加工内、背径向装配面。