数控技术在汽轮机自带冠导叶片汽道内弧应用

　　在大型汽轮机组中，动、导叶片属于重要且关键的零部件，因为动、导叶片级别多、数量大，而自带冠导叶片作为围带和汽道的整体形式，通过有限元方法、动态特性分析以及相关的试验研究表明，在汽轮机运行时有着很好的机械性能；并且采用扭曲梁单元模型，推导了阻尼围带的刚度和阻尼矩阵，建立了阻尼围带长叶片振动分析模型，在分析阻尼围带叶片整圈节径振动时，采用了波传递方法进行降阶，以提高计算效率。360mm阻尼围带叶片的分析结果与实验数据吻合良好，因此被广泛使用在导叶片的设计当中。

　　因为具有良好的经济性和相对较短的生产周期，近年来首先用熔模铸造生产毛坯，然后再用机械加工生产成品的数控工艺方法被越来越多地采用。

　　1 原数控技术 加工工艺过程

　　原来使用三轴联动数控铣熔模铸造的自带冠导叶片内弧的时，为了装夹简单、拆卸方便，将自带冠导叶片水平摆放，内弧正面朝上，R立铣刀沿叶片进出汽侧方向往复行进对内弧进行切削加工。当R立铣刀走到叶片最低点时，由于铣刀直径D大于叶片内弧的曲率半径ρ，因此，最低点处总是铣不着剩余部分残留量，并且长时间的加工不但容易损坏机床主轴的滚珠丝杠，R立铣刀的磨损也相当严重，而且还给下序的半精加工带来很大麻烦（如图1）。

　　2 优化数控加工工艺后的生产应用

　　为了进一步优化数控技术 加工内弧的工艺方案，以提高质量和生产效率，我们采用了转角的方法，将自带冠导叶片旋转至出汽边冲下，进汽边朝上让R立铣刀从出汽侧行进到进汽侧，形成一个爬坡的趋势让R立铣刀切削叶片内弧。通过这样转角可有效地避免叶片内弧在加工过程中的剩余残留量，并且在切削过程当中R立铣刀的R角部分充分接触叶片切削余量，使得R角切削应力分散，切削刃磨损均匀（如图2）。

　　还根据立铣刀刀齿渐进磨损过程中主轴电机功率信号的变化特点，分析了主轴电机功率与刀齿后刀面磨损带面积（AVB）间模型 的时域统计特性，提取了反映刀具磨损状态的时域统计特征参数。

　　为提高数控技术  加工精度，对立铣刀的应力场进行了有限元分析。通过铣削力试验，对不同切削参数下立铣刀的铣削力进行动态采集，利用UG中的建模模块进行立铣刀实体建模，根据切削力实验结果给出了边界条件，在立铣刀有限元模型上进行加载，利用UG有限元分析模块，获得了立铣刀切削过程中切入、切出的瞬时应力场云图，显示了切削中铣刀应力场的变化规律，这就为优化工艺提供了很好的理论依据。