CN104772604A - 汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，该方法包括第一加工工序、第二加工工序：第一加工工序按以下步骤进行：步骤1)半孔粗加工；步骤2)锥孔粗加工；步骤3)锥孔半精加工；步骤4)半孔和锥孔成型；所述第二加工工序按以下步骤进行：步骤1)沉孔成型；步骤2)直孔粗加工；步骤3)直孔成型；步骤4)圆角成型。本方法加工出的喷汽盖板上的喷汽口精度更高，加工过程中不会发生断刀和产生加工振纹。

Description

汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法

技术领域

本发明涉及汽轮机加工领域，特别是涉及一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法。

背景技术

汽轮机喷汽盖板上的喷汽口是推动转子的必要结构，参见图1、图2，汽轮机喷汽盖板上喷汽口沿逆时针方向分别为半孔、锥孔、直孔、沉孔，各内径精度均为H9，至于轴向尺寸因为流体压强等关系主要与横截面有关，在表面质量很高，轴向距离很短的情况下可忽略能量损耗，喷汽口的半孔与锥孔进行导流，经直孔从沉孔喷出。因此，要求尺寸精准、内壁光滑、结构符合设计，才能减少气流能量的损耗，从而达到设计的预期使用要求和额定功率。然而，喷汽口是一种异型孔，不仅孔径小，而且要求加工的精度高，加工难度非常大，必须从刀具、机床、加工方法等多方面考虑。

现有的汽轮机喷汽盖板上的喷汽口的加工方式为：使用钻头钻预孔后，使用成型刀沿喷汽盖板的逆时针方向将半孔、锥孔、直孔直接加工，但因为刀具直径、刚性等原因经常发生断刀，或发振，不仅费刀具更是费毛坯，成本高，但合格率低，喷汽口沉孔的加工需另行装夹，再沿喷汽盖板的顺时针方向加工，由于经过两次装夹，位置精度较低。

汽轮机上的喷汽口加工的主要难度体现在于尺寸精度和结构的保证上；

难度一：作为喷汽口，为达到汽轮机的设计功率，必须保证喷汽口孔壁的光洁度和避免孔内出现台阶面，而喷汽口孔径小，在考虑刀具夹套避开零件的情况下悬出部位较长，一般刀具加工不仅难以保证尺寸而且容易发生断刀和产生加工振纹，产生尺寸超差、表面质量不好，在两个方向加工时有可能出现碰伤已加工壁的情况。

难度二：因为加工直孔时刀子直径太小刚性极差，非常容易断刀，沿喷汽盖板的逆时针方向加工时，刀具长径比大于21：1，进一步减弱了刀具刚性，成倍的增加断刀风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，本方法加工出的喷汽盖板上的喷汽口尺寸精度更高，表面质量更好，加工过程中不易发生断刀和产生加工振纹。

本发明的目的是这样实现的：

一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，该方法包括第一加工工序、第二加工工序：

所述第一加工工序按以下步骤进行：

步骤1)半孔粗加工，使用专用成型刀具A加工出喷汽口的半孔，除去半孔的大部分加工余量；

步骤2)锥孔粗加工，使用专用成型刀具B加工出喷汽口的锥孔，除去锥孔的大部分加工余量；

步骤3)锥孔半精加工，使用专用成型刀具C对粗加工出的喷汽口的锥孔进行半精加工，留下精加工余量；

步骤4)半孔和锥孔成型，使用专用成型刀具D对粗加工出的半孔和半精加工出的锥孔同时进行精加工，至所需的规格尺寸；

所述第二加工工序按以下步骤进行：

步骤1)沉孔成型，使用铣刀加工出喷汽口的沉孔，至所需的规格尺寸；

步骤2)直孔粗加工，使用钻头预钻出喷汽口的直孔，除去直孔的大部分加工余量；

步骤3)直孔成型，使用专用成型刀具E对粗加工出的喷汽口的直孔进行半精加工，至所需的规格尺寸；

步骤4)圆角成型，使用专用成型刀具F加工出沉孔与直孔之间的圆角，至所需的规格尺寸。

为了优先保证半孔与锥孔的加工精度和表面质量，提高喷汽口的导流效果，优选地，所述第一加工工序的加工顺序在第二加工工序之前。

为了提高刀具的硬度、耐磨性，保证喷汽口的加工质量，优选地，所述专用成型刀具A、专用成型刀具B、专用成型刀具C、专用成型刀具D、专用成型刀具E、专用成型刀具F均由硬质合金制成。

为了提高喷汽口的表面质量，优选地，完成第一加工工序、第二加工工序之后，去毛刺。

为了有利于第一加工工序各步骤的加工，优选地，所述专用成型刀具A、专用成型刀具C、专用成型刀具D为铣刀，所述专用成型刀具B为钻头。

为了均匀第一加工工序中步骤4)各处加工余量，优选地，所述第一加工工序的步骤3)完成后，对异型孔进行修整，修光锥孔与半孔之间分别加工形成的接刀面。

为了降低加工成本，优选地，所述专用成型刀具E为铰刀。

为了减短制作周期，降低制作成本，优选地，所述专用成型刀具F采用钻头改制钻尖部分制成。

为了防止两次装夹零件导致基准不重合，最后加工出的孔可能错位，保证精度和加工方式，优选地，所述第一加工工序、第二加工工序之前共进行一次装夹，并采用五轴数控机床进行加工。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

为了减小刀具的长度，本发明采用两道加工工序加工汽轮机喷汽盖板上喷汽口，先进行分段去余量专用成型刀具设计，再设计成型刀进行修光和半径加工，最后使用成型刀进行精加工，由于采用成型刀加工，刀具更粗，长径比更小，增加了刚性，减小了断刀风险，本方法加工出的喷汽盖板上的喷汽口精度更高，优秀的表面质量，加工过程中不会发生断刀和产生加工振纹，降低了刀具成本和废品成本，减少了走刀步骤，提高了加工效率。

附图说明

图1为喷汽盖板的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视示意图；

图3为专用成型刀具A加工半孔示意图；

图4为专用成型刀具B粗加工锥孔示意图；

图5为专用成型刀具C半精加工锥孔示意图；

图6为专用成型刀具D精加工半孔、锥孔示意图；

图7为铣刀加工沉孔示意图；

图8为专用成型刀具E加工直孔示意图；

图9为专用成型刀具F加工圆角示意图。

附图标记

附图中1为喷汽盖板，2为半孔，3为锥孔，4为沉孔，5为直孔，6为圆角。

具体实施方式

本发明汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，该方法包括第一加工工序、第二加工工序，所述第一加工工序的加工顺序在第二加工工序之前，当然，所述第一加工工序的加工顺序也可以在第二加工工序之后。所述第一加工工序、第二加工工序之前共进行一次装夹，并采用五轴数控机床进行加工，防止两次装夹零件导致基准不重合，最后加工出的孔可能错位，机床选用的为五轴数控机床，以保证精度和加工方式。

所述第一加工工序按以下步骤进行：

步骤1)半孔粗加工，使用专用成型刀具A加工出喷汽口的半孔，除去半孔的大部分加工余量。半孔因为缺少一面孔壁，如果采用钻头加工，会使钻头一面失空，由于切削力关系，钻头始终是受弯曲的，并产生很大的摩擦力，使刀刃很快磨损，钻头极易折断，因此，半孔无法使用钻头去余量，因此专用成型刀具A直接选用铣刀进行粗加工，留下精加工余量。

步骤2)锥孔粗加工，使用专用成型刀具B加工出喷汽口的锥孔，除去锥孔的大部分加工余量。所述专用成型刀具B为钻头考虑的是成本和去余量特性，相比成型铣刀钻头更便宜，加工更快捷，目的是帮后续加工打预孔，去余量。

步骤3)锥孔半精加工，使用专用成型刀具C对粗加工出的喷汽口的锥孔进行半精加工，留下精加工余量，并对异型孔进行修整。此处因为锥孔与半孔是分开加工的，势必导致出现接刀面，此处修整及时使用成型刀C加工，修光接刀面，均匀各处加工余量，为成型刀D铺路，否则成型刀D加工时出现余量不均，刀具受力不均影响表面质量和加工精度。为了达到去余量与修整接刀面的目的，专用成型刀具C采用铣刀。

步骤4)半孔和锥孔成型，使用专用成型刀具D对粗加工出的半孔和半精加工出的锥孔同时进行精加工，至所需的规格尺寸。为了保证半孔和锥孔的精度和表面质量专用成型刀具D采用铣刀。

所述第二加工工序按以下步骤进行：

步骤1)沉孔成型，使用铣刀加工出喷汽口的沉孔，至所需的规格尺寸。

沉孔为圆柱孔，键槽铣刀可作为成型刀具使用，使用同等直径的键槽铣刀即可直接加工到位，降低加工成本。

步骤2)直孔粗加工，使用钻头预钻出喷汽口的直孔，除去直孔的大部分加工余量。预钻孔后利于后续铰刀精加工。

步骤3)直孔成型，使用专用成型刀具E对粗加工出的喷汽口的直孔进行半精加工，至所需的规格尺寸。优选地，所述专用成型刀具E为铰刀。直孔是经过粗加工钻预孔后铰制，相比专用铣刀成本更低，且因为铰刀端面无刃所以不会伤到以加工完毕的锥孔部分。且铰刀铰孔只是修光作用，不能改变孔的位置，而铣刀可以，因此，在半孔、锥孔、直孔均已定位的情况下使用铰刀最合适。

步骤4)圆角成型，使用专用成型刀具F加工出沉孔与直孔之间的圆角，至所需的规格尺寸。所述专用成型刀具F采用钻头改制钻尖部分制成，不需要单独开模制作，降低了制作成本。

优选地，所述专用成型刀具A、专用成型刀具B、专用成型刀具C、专用成型刀具D、专用成型刀具E、专用成型刀具F均由硬质合金制成。完成第一加工工序、第二加工工序之后，去毛刺，以保证喷气孔的表面质量。

参见图3至图9，以喷汽口设计规格尺寸为半孔φ7.43、直孔φ3.43、沉孔φ5.96、沉孔与直孔之间圆角R1.3的汽轮机喷汽盖板作为本发明的加工方法的一种实施例。

参见图3，使用专用成型刀具A，直径为φ7.15硬质合金粗铣刀除去大部分余量，加工直径为φ7.43的半孔至尺寸φ7.15。

参见图4，使用专用成型刀具B，直径为φ3.15的硬质合金钻头加工锥孔，除去大部分余量。

参见图5，使用专用成型刀具C，硬质合金成型铣刀对锥孔进行半精加工，只留下精加工余量，并对异型孔进行修整。

参见图6，使用专用成型刀具D，硬质合金成型铣刀按图纸精加工半孔和锥孔部分。

参见图7，使用φ5.96铣刀铣出沉孔。

参见图8，使用φ3.2钻头预钻φ3.43直孔至通，再使用专用成型刀具E，铰孔直孔至φ3.43。

参见图9，使用专用成型刀具F，普通钻头改制钻尖部分为R1.3后靠出异型孔中R1.3圆角，最后去毛刺，完成加工。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，其特征在于，该方法包括第一加工工序、第二加工工序：

所述第一加工工序按以下步骤进行：

步骤1)半孔粗加工，使用专用成型刀具A加工出喷汽口的半孔，除去半孔的大部分加工余量；

步骤2)锥孔粗加工，使用专用成型刀具B加工出喷汽口的锥孔，除去锥孔的大部分加工余量；

步骤3)锥孔半精加工，使用专用成型刀具C对粗加工出的喷汽口的锥孔进行半精加工，留下精加工余量；

步骤4)半孔和锥孔成型，使用专用成型刀具D对粗加工出的半孔和半精加工出的锥孔同时进行精加工，至所需的规格尺寸；

所述第二加工工序按以下步骤进行：

步骤1)沉孔成型，使用铣刀加工出喷汽口的沉孔，至所需的规格尺寸；

步骤2)直孔粗加工，使用钻头预钻出喷汽口的直孔，除去直孔的大部分加工余量；

步骤3)直孔成型，使用专用成型刀具E对粗加工出的喷汽口的直孔进行半精加工，至所需的规格尺寸；

步骤4)圆角成型，使用专用成型刀具F加工出沉孔与直孔之间的圆角，至所需的规格尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，其特征在于：所述第一加工工序的加工顺序在第二加工工序之前。

3.根据权利要求1所述的一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，其特征在于：所述专用成型刀具A、专用成型刀具B、专用成型刀具C、专用成型刀具D、专用成型刀具E、专用成型刀具F均由硬质合金制成。

4.根据权利要求1所述的一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，其特征在于：完成第一加工工序、第二加工工序之后，去毛刺。

5.根据权利要求1所述的一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，其特征在于：所述专用成型刀具A、专用成型刀具C、专用成型刀具D为铣刀，所述专用成型刀具B为钻头。

6.根据权利要求1所述的一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，其特征在于：所述第一加工工序的步骤3)完成后，对异型孔进行修整。

7.根据权利要求1所述的一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，其特征在于：所述专用成型刀具E为铰刀。

8.根据权利要求1所述的一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，其特征在于：所述专用成型刀具F采用钻头改制钻尖部分制成。

9.根据权利要求1所述的一种汽轮机喷汽盖板上喷汽口的加工方法，其特征在于：所述第一加工工序、第二加工工序之前共进行一次装夹，并采用五轴数控机床进行加工。