CN102794604B - 一种燃气轮机透平静叶密封环的螺旋槽的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气轮机透平静叶密封环的螺旋槽的加工方法，包括下列步骤：步骤一，粗割所述外槽，进刀深度为外槽的深度4.5mm；步骤二，半精车外槽的两侧槽壁型面，宽度留0.30mm的余量，进刀深度为外槽的深度4.5mm；步骤三，精车外槽的两侧槽壁型面，进刀深度为外槽的深度4.5mm；步骤四，精割内槽的两侧槽壁型面，进刀深度为内槽的深度2.4mm；步骤五，精车外槽的底壁与内槽的两侧壁上端之间的R0.5圆角部分。本发明的方法完全适用于密封环的特殊螺旋槽的加工，其尺寸精度、光洁度、位置精度都非常高，不仅缩短加工时间，而且可靠地保证了燃气轮机透平静叶密封环的加工质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气轮机透平静叶密封环的螺旋槽的加工方法。
背景技术
燃气轮机机组中的透平静叶持环具有独特的结构形式：透平静叶持环的斜槽中装有四级静叶片，而静叶片的叶顶处安装有密封环。该密封环的内圆需要加工出螺距为8.2mm的特殊螺旋槽（见图1），用以减少与转子间的径向间隙，控制各级之间的气流量，提高燃气轮机的效率。
针对本燃气轮机透平静叶密封环上的螺旋槽的结构特点，进行加工工艺分析发现：该密封环上的螺旋槽为外宽内窄而且深的结构，不是普通螺纹槽为窄且浅的结构，无法用一般的成形刀加工完成，它由外槽和开在外槽底壁中央的内槽构成，外槽(深度为4.5mm)由外部的直槽（深度为1.5mm）和内部的斜槽构成，内槽为直槽（深度2.4mm，宽度为2.1mm），外槽的两侧壁与底壁之间为圆角（R0.5）过渡，外槽的底壁与内槽的槽口之间为圆角（R0.5）过渡，内槽的两侧壁与底壁之间也为圆角（R0.5）过渡。由于该螺旋槽的加工要求较高，因此亟待研制一种能适应本静叶密封环上的螺旋槽的加工方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种燃气轮机透平静叶密封环的螺旋槽的加工方法，它完全适用于密封环的特殊螺旋槽的加工，其尺寸精度、光洁度、位置精度都非常高，不仅缩短加工时间，而且可靠地保证了燃气轮机透平静叶密封环的加工质量。
实现上述目的的技术方案是：一种燃气轮机透平静叶密封环的螺旋槽的加工方法，所述密封环的螺旋槽是由外槽和开在外槽底壁中央的内槽构成的，所述外槽的由外部的直槽和内部的斜度为10°的斜槽构成，所述外槽的深度为4.5mm；所述内槽为直槽；所述内槽的深度为2.4mm，宽度为2.1mm；所述外槽的两侧壁与所述外槽的底壁之间为R0.5圆角过渡，所述内槽的两侧壁与所述内槽的底壁之间也为R0.5圆角过渡，所述外槽的底壁与所述内槽的两侧壁上端之间为R0.5圆角过渡。所述的加工方法在数控车床上进行，所述的加工方法包括下列步骤：
步骤一，粗割所述外槽，进刀深度为所述外槽的深度4.5mm；
步骤二，半精车所述外槽的两侧槽壁型面，宽度留0.30mm的余量，进刀深度为所述外槽的深度4.5mm；
步骤三，精车所述外槽的两侧槽壁型面，进刀深度为所述外槽的深度4.5mm；
步骤四，精割所述内槽的两侧槽壁型面，进刀深度为所述内槽的深度2.4mm；
步骤五，精车所述外槽的底壁与所述内槽的两侧壁上端之间的R0.5圆角部分。
上述的螺旋槽的加工方法，其中，在执行所述步骤一、二、三时，均采用宽度为3mm并具有对称的上、下刃口的直螺旋槽割刀进行，并且在执行所述步骤一时，对刀点在所述宽度为3mm的直螺旋槽割刀的中点，而在执行所述步骤二和步骤三时，对刀点在所述直螺旋槽割刀的上、下刃口上。
上述的螺旋槽的加工方法，其中，在执行所述步骤二时，进刀量为0.05mm，半精车所述直槽下部侧壁的长1.47mm，共29刀，所述斜槽下部侧壁的长3.07mm，共60刀，半精车所述直槽上部侧壁的长1.47mm，共29刀，斜槽上部侧壁的长3.07mm，共60刀；在执行所述步骤三时，每刀的进刀量为0.05mm，精车所述直槽下部侧壁的长1.5mm，共30刀，所述斜槽下部侧壁的长3.05mm，共61刀，精车所述直槽上部侧壁的长1.5mm，共30刀，所述斜槽上部侧壁的长3.05mm，共61刀。
上述的螺旋槽的加工方法，其中，在执行所述步骤四，采用宽度为2.1mm并具有对称的上、下刃口的直螺旋槽割刀进行，并且对刀点在所述宽度为2.1mm的直螺旋槽割刀的中点，每刀的进刀量为0.05mm，共48刀。
上述的螺旋槽的加工方法，其中，在执行所述步骤五，采用宽度为2.1mm并具有对称的上、下刃口、刀尖处为R0.5圆角的直螺旋槽割刀进行，对刀点在所述刀尖处为R0.5圆角的直螺旋槽割刀的上下刃口的圆心处，每刀的进刀量为0.05mm，精车下部圆角时割刀的对刀点的进刀弧长为1.57mm，共30刀，精车上部圆角时割刀的对刀点的进刀弧长为1.57mm，共30刀。
本发明的燃气轮机透平静叶密封环的螺旋槽加工方法的技术方案，它完全适用于本密封环的特殊螺旋槽的加工，其尺寸精度、光洁度、位置精度都非常高。这种车削非标螺旋槽的加工技术，与普通螺纹的车削技术相比完全是一个技术上的一大革新，普通螺纹只能用成形刀进行径向的进给，只能加工槽形窄而浅的螺纹。而这种车削技术通过参数化编程，可以选择用比螺旋槽尺寸小的车刀来加工齿形大而深的螺旋槽，并且具有一定的通用性。因此这种车削技术很好的解决了宽且深的复杂螺旋槽的加工问题，不仅缩短加工时间，而且可靠地保证了燃气轮机透平静叶密封环的加工质量。
附图说明
图1为燃气轮机透平静叶密封环的螺旋槽的剖面图；
图2为本发明的螺旋槽加工方法中执行步骤一时的螺旋槽的剖面图
图3a和图3b分别为本发明的螺旋槽加工方法中执行步骤二时的螺旋槽的剖面图和刀具的进刀轨迹示意图；
图4a和图4b分别为本发明的螺旋槽加工方法中执行步骤三时的螺旋槽的剖面图和刀具的进刀轨迹示意图；
图5为本发明的螺旋槽加工方法中执行步骤四时的螺旋槽的剖面图；
图6a和图6b分别为本发明的螺旋槽加工方法中执行步骤五时的螺旋槽的剖面图和刀具的进刀轨迹示意图。
具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：
先请参阅图1，燃气轮机透平静叶密封环的螺旋槽螺距为8.2mm，该螺旋槽是由外槽1和开在外槽1底壁中央的内槽2构成的，其中，外槽1的由外部的直槽11和内部的斜度为10°的斜槽12构成，直槽11的深度为1.5mm，外槽1的总深度为4.5mm；内槽2为直槽，内槽2的深度为2.4mm，宽度为2.1mm；外槽1的两侧壁与外槽1的底壁之间为R0.5圆角过渡；内槽2的两侧壁与内槽2的底壁之间也为R0.5圆角过渡；外槽1的底壁与内槽2的两侧壁上端之间为R0.5圆角过渡。
本发明的一种燃气轮机透平静叶密封环的螺旋槽的加工方法，在转速为10转/分的数控车床上进行，该加工方法包括下列步骤：
步骤一，见图2，采用宽度为3mm并具有对称的上、下刃口的直螺旋槽割刀粗割外槽1，进刀深度为外槽1的深度4.5mm，对刀点在宽度为3mm的直螺旋槽割刀的中点；图2中的网纹剖面表示刀具的切割量；
步骤二，见图3a和图3b，采用宽度为3mm并具有对称的上、下刃口的直螺旋槽割刀半精车外槽1的两侧槽壁型面，宽度留0.30mm的余量，进刀深度为外槽1的深度4.5mm，对刀点在宽度为3mm的直螺旋槽割刀的上、下刃口上；进刀量为0.05mm，半精车直槽11下部侧壁的长A1=1.47mm，共29刀，斜槽12下部侧壁的长A2=3.07mm，共60刀，半精车直槽11上部侧壁的长A3=1.47mm，共29刀，斜槽12上部侧壁的长A4=3.07mm，共60刀；图3a中的网纹剖面表示刀具的切割量；
步骤三，见图4a和图4b，采用宽度为3mm并具有对称的上、下刃口的直螺旋槽割刀精车外槽1的两侧槽壁型面，进刀深度为外槽1的深度4.5mm，对刀点在宽度为3mm的直螺旋槽割刀的上、下刃口上；每刀的进刀量为0.05mm，精车直槽11下部侧壁的长B1=1.5mm，共30刀，斜槽12下部侧壁的长B2=3.05mm，共61刀，精车直槽11上部侧壁的长B3=1.5mm，共30刀，斜槽12上部侧壁的长B4=3.05mm，共61刀；图4a中的网纹剖面表示刀具的切割量；
步骤四，见图5，采用宽度为2.1mm并具有对称的上、下刃口的直螺旋槽割刀精割内槽2的两侧槽壁型面，进刀深度为内槽2的深度2.4mm，对刀点在宽度为2.1mm的直螺旋槽割刀的中点，每刀的进刀量为0.05mm，共48刀；图5中的网纹剖面表示刀具的切割量；
步骤五，见图6a和图6b，采用宽度为2.1mm并具有对称的上、下刃口、刀尖处为R0.5圆角的直螺旋槽割刀精车外槽1的底壁与内槽2的两侧壁上端之间的R0.5圆角部分，对刀点在所述刀尖处为R0.5圆角的直螺旋槽割刀的上下刃口的圆心处，每刀的进刀量为0.05mm，精车下部圆角时割刀的对刀点的进刀弧长为C1=1.57mm，共30刀，精车上部圆角时割刀的对刀点的进刀弧长为C2=1.57mm，共30刀，图6a中的网纹剖面线表示刀具的切割量。
外槽1的两侧壁与外槽1的底壁的R0.5圆角由在执行步骤三时由宽度为3mm的直螺旋槽割刀加工出。
内槽2的两侧壁与内槽2的底壁之间的R0.5圆角在执行步骤四时由宽度为2.1mm的直螺旋槽割刀加工出。
用以上方法进行特殊螺旋槽的数控车削加工，顺利完成了特殊螺旋槽的加工要求，并能达到图纸的加工精度和加工质量。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (5)
1.一种燃气轮机透平静叶密封环的螺旋槽的加工方法，所述密封环的螺旋槽是由外槽和开在外槽底壁中央的内槽构成的，所述外槽的由外部的直槽和内部的斜度为10°的斜槽构成，所述外槽的深度为4.5mm；所述内槽为直槽；所述内槽的深度为2.4mm，宽度为2.1mm；所述外槽的两侧壁与所述外槽的底壁之间为R0.5圆角过渡，所述内槽的两侧壁与所述内槽的底壁之间也为R0.5圆角过渡，所述外槽的底壁与所述内槽的两侧壁上端之间为R0.5圆角过渡，其特征在于，所述的加工方法在数控车床上进行，所述的加工方法包括下列步骤：
步骤一，粗割所述外槽，进刀深度为所述外槽的深度4.5mm；
步骤二，半精车所述外槽的两侧槽壁型面，宽度留0.30mm的余量，进刀深度为所述外槽的深度4.5mm；
步骤三，精车所述外槽的两侧槽壁型面，进刀深度为所述外槽的深度4.5mm；
步骤四，精割所述内槽的两侧槽壁型面，进刀深度为所述内槽的深度2.4mm；
步骤五，精车所述外槽的底壁与所述内槽的两侧壁上端之间的R0.5圆角部分。
2.根据权利要求1所述的螺旋槽的加工方法，其特征在于，在执行所述步骤一、二、三时，均采用宽度为3mm并具有对称的上、下刃口的直螺旋槽割刀进行，并且在执行所述步骤一时，对刀点在所述宽度为3mm的直螺旋槽割刀的中点，而在执行所述步骤二和步骤三时，对刀点在所述直螺旋槽割刀的上、下刃口上。
3.根据权利要求1所述的螺旋槽的加工方法，其特征在于，
在执行所述步骤二时，进刀量为0.05mm，半精车所述直槽下部侧壁的长1.47mm，共29刀，所述斜槽下部侧壁的长3.07mm，共60刀，半精车所述直槽上部侧壁的长1.47mm，共29刀，斜槽上部侧壁的长3.07mm，共60刀；
在执行所述步骤三时，每刀的进刀量为0.05mm，精车所述直槽下部侧壁的长1.5mm，共30刀，所述斜槽下部侧壁的长3.05mm，共61刀，精车所述直槽上部侧壁的长1.5mm，共30刀，所述斜槽上部侧壁的长3.05mm，共61刀。
4.根据权利要求1所述的螺旋槽的加工方法，其特征在于，在执行所述步骤四，采用宽度为2.1mm并具有对称的上、下刃口的直螺旋槽割刀进行，并且对刀点在所述宽度为2.1mm的直螺旋槽割刀的中点，每刀的进刀量为0.05mm，共48刀。
5.根据权利要求1所述的螺旋槽的加工方法，其特征在于，在执行所述步骤五，采用宽度为2.1mm并具有对称的上、下刃口、刀尖处为R0.5圆角的直螺旋槽割刀进行，对刀点在所述刀尖处为R0.5圆角的直螺旋槽割刀的上下刃口的圆心处，每刀的进刀量为0.05mm，精车下部圆角时割刀的对刀点的进刀弧长为1.57mm，共30刀，精车上部圆角时割刀的对刀点的进刀弧长为1.57mm，共30刀。
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