CN105127697A - 一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法 - Google Patents

一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法 Download PDF

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郑成旭
袁晓阳
宁福贵
周述军
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/02Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from one piece

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,属于机械加工领域,所述的加工方法包括以下步骤:步骤1、毛坯料处理,步骤2、上下轴颈及圆台的粗加工,步骤3、粗加工叶型,步骤4、精车上下轴颈及圆台,步骤5、叶型半精加工,步骤6、叶型精加工,步骤7、最终切割,在保证产品设计要求前提下,力求加工操作简单化、快速化,效率最快、方案最优、使加工过程中变形量控制在0~0.1,精铣加工时把产品的尺寸加工到成品公差范围内,给抛光留接近“0”余量,有效提高叶片加工精度,满足产品的高精度要求,保证汽道部光滑光顺连接,无削边、尖边、缩颈、平头等现象,有效保证产品质量,提高生产效率。

Description

一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法
技术领域
本发明涉及机械制造领域,特别是一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法。
背景技术
燃气轮机其效率高、污染低、建设周期短、投资低等优点已经成为发达国家气轮机的主要发电装置之一,燃气轮机在我国也受到高度重视,也将燃气轮机作为新能源的重点突破点,而燃气轮机加长进口导叶片的叶根与叶冠均采用”轴颈”装配,其叶片汽道工作部分为变截面扭曲叶片,且叶片长度在275mm,加工易变形、颤刀,加工难度大,不管是尺寸精度,还是装配间隙都比蒸汽轮机叶片要求高,在保证产品设计要求前提下,如何使加工操作简单化,变形量控制在0~0.1,精铣加工时把产品的尺寸加工到成品公差范围内,给抛光留接近“0”余量,有效提高叶片加工精度,保证汽道部光滑光顺连接,无削边、尖边、缩颈、平头等现象,满足产品的高精度要求,有效保证产品质量,提高生产效率等成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的在于:针对上述存在的技术问题,提供一种燃气轮机加长进口导叶片加工工艺,保证产品设计要求前提下,使加工操作简单化、快速化,效率最快、方案最优、使加工过程中变形量控制在0~0.1,精铣加工时把产品的尺寸加工到成品公差范围内,给抛光留接近“0”余量,有效提高叶片加工精度,满足产品的高精度要求,有效保证产品质量,提高生产效率。
本发明采用的技术方案如下:
一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1、毛坯料处理:
根据需要下料,然后进行铣削、修磨,形成“长方体”从而获得叶片坯形,然后采用线切割方式去除上下轴颈两端余量形成基准工艺头;
步骤2、上下轴颈及圆台的粗加工:
采用数控车床粗车上下轴颈及圆台,采用上下轴颈进行装夹定位;
步骤3、粗加工叶型:
选用切削角半径为0.8mm的刀片的铣刀,对叶型切削加工,再选用设有外圆角半径为5mm的圆刀片的牛鼻刀,对汽道部分进行切削加工;
步骤4、精车上下轴颈及圆台:
采用数控车床精车上下轴颈及圆台,保证轴颈尺寸公差及表面粗糙度,圆台留余量为0.3-0.5mm,同时配做轴颈套,为后续半精加工叶型及精铣叶型装夹做准备;
步骤5、叶型半精加工:
第一次半精加工叶型,选用设有外圆角半径为5mm的牛鼻刀,对叶型进行第一次加工,第二次半精加工叶型,选用设有外圆角半径为3mm的牛鼻刀,对叶型进行二次半精加工;
步骤6、叶型精加工:
对上下圆台部位进行精加工,并采用步骤4中做的轴颈套进行装夹,分三次对叶型进行精加工,第一次精加工叶型,选用设有外圆角半径为3mm的圆刀片的刀片铣刀,第二次精加工根部位置,选用设有半径为6mm的“K系列”球头铣刀,第三次精加工叶型,选用设有半径为1.6mm的波纹刀片的盘铣刀,对叶型进行最终加工,然后对上下圆台部位进行一次精加工,选用设有半径为1mm的球头铣刀,以上整个加工过程中,均采用螺旋切削方式进刀方式;
步骤7、最终切割:
采用线切割方式去掉上下轴颈端工艺头,再加工两轴颈端总长;
本发明的一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,所述步骤3中0.8mm刀片的铣刀的转速为2000-2200转/min,进给速度为3000-3500mm/min,切削深度为0.6-0.8mm,切削宽度为8-10mm,所述5mm圆刀片牛鼻刀转速为2500-2800转/min,进给速度为2600-3000mm/min,切削深度为1-3mm,切削宽度为4-6mm;
本发明的一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,所述步骤5中5mm的牛鼻刀其转速为2500-2800转/min,进给速度为2500-3000mm/min,切削深度:0.6-0.8mm,切削宽度为6-8mm,所述3m牛鼻刀的转速为3000-3500转/min,进给速度为2000-2500mm/min,切削深度:0.5-0.7mm,切削宽度为3-4mm;
本发明的一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,所述步骤6中第一次精加工转速为3000-3500转/min,进给速度为2000-2500mm/min,切削深度为0.4-0.6mm,切削宽度为1-2mm,第二次精加工转速为2800-3200转/min,进给速度为3500-4500mm/min,切削深度为0.3-0.4mm,切削宽度为0.5-0.6mm,第三次精加工转速为6000-6500转/min,进给速度为3500-4000mm/min,切削深度为0.1-0.2mm,切削宽度为0.3-0.5mm;
本发明的一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,所述轴颈圆台精加工转速为8000-8500转/min,进给速度为800-1200mm/min,切削深度为0.1-0.2mm,切削宽度为0.05-0.1mm。
由于现有的加工技术,主要是采用棒料毛坯,数控设备加工时都是以降低刀具转速、进给速度、提高切削深度以及切削宽度来加工,这样不仅容易使工件变形,而且也浪费数控设备资源增加了设备的负载减少设备的使用寿命,这无形中就增加了制造成本,而本发明中,半精加工过后,都是采用高转速、高进给,切削深度与切削宽度稍微小点的模式,这样大大提高了效率的同时,也避免了叶片的变形量过大问题,减小设备的负载增加设备的寿命,通过该方案过程,使加工后的叶型及圆台部位都达到了预定要求,在保证了产品设计要求前提下,力求把加工操作简单化、快速化,效率最快、方案最优、使加工过程中变形量控制在0~0.1,精铣加工时把产品的尺寸加工到了成品公差范围内,给抛光留接近“0”余量,有效提高了叶片加工精度,满足了产品的高精度要求,保证了汽道部光滑光顺连接,无削边、尖边、缩颈、平头等现象,有效保证了产品质量。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、在保证产品设计要求前提下,力求加工操作简单化,使加工过程中变形量控制在0~0.1;
2、通过精铣加工时把产品的尺寸加工到成品公差范围内,给抛光留接近“0”余量,有效保证了产品的加工质量,避免了因余量过大抛光无法保证设计要求的问题,;
3、有效提高了叶片加工精度,满足产品的高精度要求确保产品一致性合格率达95%,保证其稳定性可控性;
4、通过此加工工艺保证了汽道部光滑光顺连接,无削边、尖边、缩颈、平头等现象,有效保证产品质量,提高生产效率,实现了加工操作简单化、快速化,效率最快、方案最优。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1是燃气轮机加长进口导叶片示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1、毛坯料处理:根据需要下料,然后进行铣削、修磨,形成“长方体”从而获得叶片坯形,然后采用线切割方式去除上下轴颈两端余量形成基准工艺头;步骤2、上下轴颈及圆台的粗加工:采用数控车床粗车上下轴颈及圆台,采用上下轴颈进行装夹定位;步骤3、粗加工叶型:选用切削角半径为0.8mm的刀片的铣刀,对叶型切削加工,再选用设有外圆角半径为5mm的圆刀片的牛鼻刀,对汽道部分进行切削加工;步骤4、精车上下轴颈及圆台:采用数控车床精车上下轴颈及圆台,保证轴颈尺寸公差及表面粗糙度,圆台留余量为0.3-0.5mm,同时配做轴颈套,为后续半精加工叶型及精铣叶型装夹做准备;步骤5、叶型半精加工:第一次半精加工叶型,选用设有外圆角半径为5mm的牛鼻刀,对叶型进行第一次加工,第二次半精加工叶型,选用设有外圆角半径为3mm的牛鼻刀,对叶型进行二次半精加工;步骤6、叶型精加工:对上下圆台部位进行精加工,并采用步骤4中做的轴颈套进行装夹,分三次对叶型进行精加工,第一次精加工叶型,选用设有外圆角半径为3mm的圆刀片的刀片铣刀,第二次精加工根部位置,选用设有半径为6mm的“K系列”球头铣刀,第三次精加工叶型,选用设有半径为1.6mm的波纹刀片的盘铣刀,对叶型进行最终加工,然后对上下圆台部为进行一次精加工,选用设有半径为1mm的球头铣刀,以上整个加工过程中,均采用螺旋切削方式进刀方式;步骤7、最终切割:采用线切割方式去掉上下轴颈端工艺头,再加工两轴颈端总长,所述步骤3中0.8mm刀片的铣刀的转速为2000-2200转/min,进给速度为3000-3500mm/min,切削深度为0.6-0.8mm,切削宽度为8-10mm,所述5mm圆刀片牛鼻刀转速为2500-2800转/min,进给速度为2600-3000mm/min,切削深度为1-3mm,切削宽度为4-6mm,所述步骤5中5mm的牛鼻刀其转速为2500-2800转/min,进给速度为2500-3000mm/min,切削深度:0.6-0.8mm,切削宽度为6-8mm,所述3m牛鼻刀的转速为3000-3500转/min,进给速度为2000-2500mm/min,切削深度:0.5-0.7mm,切削宽度为3-4mm,所述步骤6中第一次精加工转速为3000-3500转/min,进给速度为2000-2500mm/min,切削深度为0.4-0.6mm,切削宽度为1-2mm,第二次精加工转速为2800-3200转/min,进给速度为3500-4500mm/min,切削深度为0.3-0.4mm,切削宽度为0.5-0.6mm,第三次精加工转速为6000-6500转/min,进给速度为3500-4000mm/min,切削深度为0.1-0.2mm,切削宽度为0.3-0.5mm,所述轴颈圆台精加工转速为8000-8500转/min,进给速度为800-1200mm/min,切削深度为0.1-0.2mm,切削宽度为0.05-0.1mm。
本发明与现有技术相比:经过步骤1下料磨四方形成“长方体”形叶片坯形,用下料磨四方时形成的基准面定位采用线切割方式去除上下轴颈两端余量留下基准工艺头,用于后序铣削叶型及圆台、车削上下轴颈圆台时起到定位与避免干涉的作用;在此之前原料都是采用棒料毛坯粗加工,加工余量大既容易产生变形且毛坯原材料价格又昂贵,并且还要单独为后工序做加工及定位基准,而此方法毛坯采用板料毛坯,有效节约了毛坯材料,且基准在下料磨四方时就已形成,减少了后工序及加工成本;步骤2中采用数控车床粗车上下轴颈及圆台,使加工余量均为0.5-1mm,避免后续粗加工时吃刀量过大,而压伤轴颈,保证产品的一致性及后序的尺寸要求,为粗加工时产生的变形留足够的修正余量,以便于修正基准,方便精铣叶型及圆台时通过上下轴颈进行装夹定位;步骤3中粗加工叶型,采用上下轴颈进行装夹定位,选用刀具比较锋利切削角半径为0.8mm的刀片铣刀先分层加工去除多余余量,需控制铣刀转速为2000-2200转/min,进给速度为3000-3500mm/min,切削深度为0.6-0.8mm,切削宽度为8-10mm;再选用外圆角半径为5mm的圆刀片牛鼻刀,对汽道叶型部分进行高速螺旋进刀切削加工,来避免切削量过大,有效控制加工过程中的叶片变形量,需控制该牛鼻刀转速为2500-2800转/min,进给速度为2600-3000mm/min,切削深度为1-3mm,切削宽度为4-6mm;步骤4中采用数控车床精车上下轴颈及圆台,去除粗加工时轴颈上的装夹痕迹,修正前序粗加工时产生的变形量,修正过来保证轴颈尺寸公差及表面粗糙度,同时圆台留余量为0.3-0.5mm,同时配做轴颈套,方便为后续半精加工叶型及精铣叶型装夹时使用,因为用轴颈套可以避免装夹时三爪卡盘距离圆台太近,避免五轴螺旋加工圆台时因夹具干涉无法加工的问题,且能有效避免轴颈的装夹痕迹,保证产品质量及外观要求!步骤5中进行二次半精加工叶型,因为叶片粗加工已经基本成型,中间汽道部分变得相对薄弱,必须考虑通过控制刀具大小,刀具走刀速度,以及切削量的大小,去有效地控制叶片在加工过程中的切削变形,保证合理的精加工余量,因此在半精铣加工过程中,选用设有外圆角半径为5的牛鼻刀,对叶型进行第一次加工,其转速为2500-2800转/min,进给速度为2500-3000mm/min,切削深度:0.6-0.8mm,切削宽度为6-8mm,选用设有外圆角半径为3mm的牛鼻刀,其转速为3000-3500转/min,进给速度为2000-2500mm/min,切削深度:0.5-0.7mm,切削宽度为3-4mm对叶型进行第二次半精加工,整个半精铣加工中,第一次采用稍微大点的步距进行螺旋进刀方式加工,第二次采用小步距螺旋进刀方式加工,这样既能提高加工效率及加工精度,又能避免一次切削对叶片的作用力过大使其产生变形的因素;步骤6中经过三次精加工,对叶型部位进行分层螺旋加工,采用前面做的轴颈套进行装夹,避免装夹痕迹、三爪卡盘距离圆台太近螺旋加工圆台时夹具产生干涉而无法加工;要使加工过程中变形量控制在0~0.1,精铣加工时把产品的尺寸加工到成品公差范围内,给抛光留接近“0”余量,就必须严格控制精加工过程中的走刀速度、加工参数、刀具大小以及加工余量,由于该叶片的特性,叶型部精加工过程中每一层切削的加工因素都要严格控制,若其切削宽度太大、刀片R角选择不正确,切削量多,刀片受力就会很大,刀具不仅容易磨损而且工件变形量也很难控制在0~0.1的范围,所以第一次精加工叶型时,选用阻力稍微小点的设有外圆角半径为3mm的圆刀片的刀片铣刀,控制其转速、进刀速度、切削深度以及切削宽度,其转速为3000-3500转/min,进给速度为2000-2500mm/min,切削深度为0.4-0.6mm,切削宽度为1-2mm,使其加工宽度小,控制有效工作面积,这样切削量较少就能有效地避免加工过程中的变形,使刀片的反作用力不容易集中到工件上;通过第一次对叶型精加工后换用设有半径为6mm的“K系列”球头铣刀,对清根部位进行清角,控制其转速为2800-3200转/min,进给速度为3500-4500mm/min,切削深度为0.3-0.4mm,切削宽度为0.5-0.6mm,保证汽道部光滑光顺连接;叶型部依次经过一次精加工和第二次精加工后,选用设有半径为1.6mm的波纹刀片的铣刀,控制其转速为6000-6500转/min,进给速度为3500-4000mm/min,切削深度为0.1-0.2mm,切削宽度为0.3-0.5mm来减小刀具上刀片的半径、提高刀具转速、提高进给速度,降低切削深度和切削宽度,从而保证从第一次至第三次精加工过程中,切削量逐渐降低,通过逐渐减少切削余量提高转速、进给速度、降低切削深度和切削宽度来对叶型部进行加工,避免叶片的叶型部变形,有效保证产品质量,保证其精度达到要求,变形量控制在0~0.1,尺寸加工到成品公差范围内,给抛光留接近“0”余量,保证汽道部光滑光顺连接,无削边、尖边、缩颈、平头等现象,提高生产效率,同时对上下轴颈圆台部进行一次精加工,选用设有半径为1mm的球头铣刀,控制其转速为8000-8500转/min,进给速度为800-1200mm/min,切削深度为0.1-0.2mm,切削宽度为0.05-0.1mm,保证了圆台与叶型部的光滑连接
由于采用了上述技术方案本发明的有益效果:。
1、在保证产品设计要求前提下,力求加工操作简单化,使加工过程中变形量控制在0~0.1;
2、通过精铣加工时把产品的尺寸加工到成品公差范围内,给抛光留接近“0”余量,有效保证了产品的加工质量,避免了因余量过大抛光无法保证设计要求的问题,;
3、有效提高了叶片加工精度,满足产品的高精度要求确保产品一致性合格率达95%,保证其稳定性可控性;
4、通过此加工工艺保证了汽道部光滑光顺连接,无削边、尖边、缩颈、平头等现象,有效保证产品质量,提高生产效率,实现了加工操作简单化、快速化,效率最快、方案最优。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1、毛坯料处理:
根据需要下料,然后进行铣削、修磨,形成“长方体”从而获得叶片坯形,然后采用线切割方式去除上下轴颈两端余量形成基准工艺头;
步骤2、上下轴颈及圆台的粗加工:
采用数控车床粗车上下轴颈及圆台,采用上下轴颈进行装夹定位;
步骤3、粗加工叶型:
选用切削角半径为0.8mm的刀片的铣刀,对叶型切削加工,再选用设有外圆角半径为5mm的圆刀片的牛鼻刀,对汽道部分进行切削加工;
步骤4、精车上下轴颈及圆台:
采用数控车床精车上下轴颈及圆台,保证轴颈尺寸公差及表面粗糙度,圆台留余量为0.3-0.5mm,同时配做轴颈套,为后续半精加工叶型及精铣叶型装夹做准备;
步骤5、叶型半精加工:
第一次半精加工叶型,选用设有外圆角半径为5mm的牛鼻刀,对叶型进行第一次加工,第二次半精加工叶型,选用设有外圆角半径为3mm的牛鼻刀,对叶型进行二次半精加工;
步骤6、叶型精加工:
对上下圆台部位进行精加工,并采用步骤4中做的轴颈套进行装夹,分三次对叶型进行精加工,第一次精加工叶型,选用设有外圆角半径为3mm的圆刀片的刀片铣刀,第二次精加工根部位置,选用设有半径为6mm的“K系列”球头铣刀,第三次精加工叶型,选用设有半径为1.6mm的波纹刀片的盘铣刀,对叶型进行最终加工,然后对上下圆台部位进行一次精加工,选用设有半径为1mm的球头铣刀,以上整个加工过程中,均采用螺旋切削方式进刀方式;
步骤7、最终切割:
采用线切割方式去掉上下轴颈端工艺头,再加工两轴颈端总长。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,其特征在于,所述步骤3中0.8mm刀片的铣刀的转速为2000-2200转/min,进给速度为3000-3500mm/min,切削深度为0.6-0.8mm,切削宽度为8-10mm,所述5mm圆刀片牛鼻刀转速为2500-2800转/min,进给速度为2600-3000mm/min,切削深度为1-3mm,切削宽度为4-6mm。
3.根据权利要求2所述的一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,其特征在于,所述步骤5中5mm的牛鼻刀其转速为2500-2800转/min,进给速度为2500-3000mm/min,切削深度:0.6-0.8mm,切削宽度为6-8mm,所述3m牛鼻刀的转速为3000-3500转/min,进给速度为2000-2500mm/min,切削深度:0.5-0.7mm,切削宽度为3-4mm。
4.根据权利要求3所述的一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,其特征在于,所述步骤6中第一次精加工转速为3000-3500转/min,进给速度为2000-2500mm/min,切削深度为0.4-0.6mm,切削宽度为1-2mm,第二次精加工转速为2800-3200转/min,进给速度为3500-4500mm/min,切削深度为0.3-0.4mm,切削宽度为0.5-0.6mm,第三次精加工转速为6000-6500转/min,进给速度为3500-4000mm/min,切削深度为0.1-0.2mm,切削宽度为0.3-0.5mm。
5.根据权利要求4所述的一种燃气轮机加长进口导叶片加工方法,其特征在于,所述轴颈圆台精加工转速为8000-8500转/min,进给速度为800-1200mm/min,切削深度为0.1-0.2mm,切削宽度为0.05-0.1mm。
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