CN111168327A - 一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械加工方法，具体涉及一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，为了解决现有加工工艺无法保证叶片装配内背弧面加工贴合率达到贴合精度，不满足装配要求。装配时还需要操作者钳修保证贴合率，一方面手工钳修光洁度差，去量不精确，另一方面修配时间长，很难保证叶片装机周期的问题，本发明精加工叶片时采用强力磨设备，采用金刚滚轮及砂轮，在加工过程中，通过金刚滚轮对砂轮进行修型，砂轮对叶片进行修型，且两种运动同时进行，砂轮磨削过程中，金刚滚轮不间断对砂轮修型，避免局部磨损对型线轮廓度的影响，叶片的单只加工精度得以提高，使用新的测量方式，使测量定位方式与装配方式一致，更接近装配真实状态。

Description

一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法
技术领域
本发明涉及机械加工方法，具体涉及一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法。
背景技术
装配内背弧结构叶片，装配时要求相邻两只叶片内背弧贴合率达到70％以上，叶根进出汽侧0.03塞尺不入，目前采用普通铣床，专用成型铣刀加工，由于机床主轴径向，轴向跳动及加工中刀具磨损对工件的影响，单只加工时仅能保证叶片贴合率达到50％，进出汽侧0.05塞尺不入，不满足装配要求。装配时还需要操作者钳修保证贴合率，一方面手工钳修光洁度差，去量不精确，另一方面修配时间长，很难保证叶片装机周期。
发明内容
发明目的：本发明为了解决现有加工工艺无法保证叶片装配内背弧面加工贴合率达到贴合精度，不满足装配要求。装配时还需要操作者钳修保证贴合率，一方面手工钳修光洁度差，去量不精确，另一方面修配时间长，很难保证叶片装机周期的问题，进而提出一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，它包括以下步骤：
步骤一：加工基准面：使用卧式铣床将方钢料的进行修正铣削，将尺寸存在偏差的方钢料铣成长方体；
步骤二：粗铣装配背弧：在卧式铣床上用型线铣刀将长方体的方钢料粗铣出装配背弧型线，将方钢料制成叶片，粗铣时装配背弧面较标准尺寸预留0.3-0.5mm加工余量；
步骤三：将叶片用背弧型线样板测量：加工后的叶片符合加工标准，不合格的叶片进行返修或报废处理；
步骤四：精磨装配背弧：测量合格后的叶片，
采用一种规格的斜度垫块与机虎钳配合装夹定位，使定位后的装配背弧母线为水平面；通过强力磨设备磨削加工装配背弧；
步骤五：粗铣装配内弧：在卧式铣床上用型线铣刀将叶片粗铣出装配内弧型线，粗铣时装配内弧面较标准尺寸预留0.3-0.5mm加工余量；
步骤六：粗精铣叶片的叶根的齿形及圆弧，通过四轴数控卧铣机床加工叶根的齿形 (3)及圆弧：
步骤七：铣叶片中部的底圆弧：
步骤八：钳修毛刺：
步骤九：精磨装配内弧：完成首件校模加工；
精磨一只叶片装配内弧：以步骤四中精加工面做定位，采用另一种规格的斜度垫块与机虎钳配合装夹叶片，使定位后的装配内弧母线为水平面，通过强力磨设备磨削加工装配内弧；
采用内弧金刚滚轮对砂轮不间断修型，保证砂轮型线准确；用砂轮沿装配内弧母线精磨叶片装配背弧部位，根据步骤三加工余量，选用强力磨加工参数：
步骤十：锯断首件校模料：将首件加工的标准叶片锯断，锯断时，齿根部分的齿形保留完整，用作测量贴合率的标准样件；
步骤十一：重复步骤一至步骤八制作叶片，每加工一只，测量装配内弧部位型线漏光、径向厚度H，测量要求后，将叶片与步骤十中的标准样件放在专用量具上模拟装配，测量贴合率≥70％，则合格，才可批量加工，否则根据测量结果调整夹具或程序，重新选取新模料进行步骤一至步骤八后，再进行步骤十一。
优选地，所述步骤一卧式铣床的切削参数为：主轴转速：40转/分，进给速度：40mm/分，切削深度：1-2mm。
优选地，所述步骤二中采用卧式铣床预铣背弧型线，采用型线铣刀将叶片粗铣出装配背弧型线。
进一步地，所述步骤三将叶片用背弧型线样板测量的标准为：进气侧≤0.05mm，中间部分≤0.08mm，出汽侧≤0.02mm；
以叶片的叶根为标准，装配背弧最高点比标准块高0.3-0.5mm。
再进一步地，所述步骤四中用砂轮沿装配背弧母线精磨叶片装配背弧，根据步骤一加工余量，选用强力磨加工参数：
切深0.1mm 2刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.05mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.03mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.02mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.01mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min。
进一步地，所述步骤五中采用卧式铣床预铣内弧型线，加工长度为C，采用型线铣刀将叶片粗铣出装配内弧型线，加工有效长度为D；此时装配内弧面平移放量0.3-0.5mm。主轴转速：30-50转/分，进给速度：30-50mm/分，切削深度：0.5mm，C＞D。
再进一步地，所述步骤九中用砂轮沿装配内弧母线精磨叶片装配背弧；
选用强力磨加工参数：
切深0.10mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.05mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.03mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.02mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.01mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min。
优选地，所述步骤十将第一只叶片在距叶根端面57mm处锯断，留下叶根侧部位当做标准样件。
进一步地，所述步骤十一中将叶片与步骤十中的标准样件以齿形定位放在专用量具上模拟装配，测量贴合率。
在进一步地，所述步骤十一测量制成叶片贴合率是否合格的具体方式为：测量采用辐射线量具，将待测叶片与标准样件进行贴合，测量时，先将一只待测叶片装入辐射线量具，在标准样件装配背弧上涂红丹粉装入辐射线量具，用小锤轻敲标准样件的内弧面，使两只叶片充分接触，沿型线检测0.03塞尺不入，目测零件贴合率是否合格。
本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
精加工叶片时采用强力磨设备，采用金刚滚轮及砂轮，在加工过程中，通过金刚滚轮对砂轮进行修型，砂轮对叶片进行修型，且两种运动同时进行，砂轮磨削过程中，金刚滚轮不间断对砂轮修型，避免局部磨损对型线轮廓度的影响，叶片的单只加工精度得以提高，叶片装配时自然贴合率即可达到70％以上，降低因贴合率不满足修配叶片的情况，装配时只需少量修配叶片以满足过盈量要求即可。通过改进一级叶片装配仅需要4-5天即可完成，一级叶片装配周期约缩短12天时间，提高了叶片表面光洁度，叶片径向节距精度及喉部尺寸的一致性，测量时使用新的测量方法，测量定位方式与装配方式一致，更接近装配的真实状态，测量更为准确；生产中因合格率的提高，降低了废料的产生，节约了原料，节约了成本，并使较原生产方案缩短工期约73％-75％，大大提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明中需加工的叶片的主视图；
图2是本发明中需加工的叶片的左视图；
图3是本发明中需加工的叶片的俯视图；
图4是本发明中叶片的装配视图；
图5是图4的侧向视图；
图6是本发明中叶片背弧型线示意图；
图7是本发明中叶片用背弧型线样板测量出汽测的示意图；
图8是本发明的叶片内弧型线示意图；
图9是本发明的叶片的进汽侧的示意图；
图10是本发明的叶片的进汽侧的位置的示意图；
图11是图10的俯视图；
图12是图10的A-A向的示意图；
图13是叶片与标准样件对比的示意图；
图14是叶片与标准样贴合示意图。
具体实施方式
结合图1至图4说明本实施方式：
具体实施方式一：一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，它包括以下步骤：
步骤一：加工基准面：使用卧式铣床将方钢料的进行修正铣削，将尺寸存在偏差的方钢料铣成长方体；
步骤二：粗铣装配背弧：在卧式铣床上用型线铣刀将长方体的方钢料粗铣出装配背弧型线2，将方钢料制成叶片，粗铣时装配背弧面较标准尺寸预留0.3-0.5mm加工余量；
步骤三：将叶片用背弧型线样板测量6：加工后的叶片符合加工标准，不合格的叶片进行返修或报废处理；
步骤四：精磨装配背弧：测量合格后的叶片，
采用一种规格的斜度垫块与机虎钳配合装夹定位，使定位后的装配背弧母线为水平面；通过强力磨设备磨削加工装配背弧；
步骤五：粗铣装配内弧：在卧式铣床上用型线铣刀将叶片粗铣出装配内弧型线，粗铣时装配内弧面较标准尺寸预留0.3-0.5mm加工余量；
步骤六：粗精铣叶片的叶根的齿形3及圆弧4，通过四轴数控卧铣机床加工叶根的齿形3及圆弧4：
步骤七：铣叶片中部的底圆弧：
步骤八：钳修毛刺：
步骤九：精磨装配内弧1：完成首件校模加工；
精磨一只叶片装配内弧：以步骤四中精加工面做定位，采用另一种规格的斜度垫块与机虎钳配合装夹叶片，使定位后的装配内弧母线为水平面，通过强力磨设备磨削加工装配内弧；
采用内弧金刚滚轮对砂轮不间断修型，保证砂轮型线准确；用砂轮沿装配内弧母线精磨叶片装配背弧1部位，根据步骤三加工余量，选用强力磨加工参数：
步骤十：锯断首件校模料：将首件加工的标准叶片锯断，锯断时，齿根部分的齿形3保留完整，用作测量贴合率的标准样件5；
步骤十一：重复步骤一至步骤八制作叶片，每加工一只，测量装配内弧1部位型线漏光、径向厚度H，测量要求后，将叶片与步骤十中的标准样件5放在专用量具上模拟装配，测量贴合率≥70％，则合格，才可批量加工，否则根据测量结果调整夹具或程序，重新选取新模料进行步骤一至步骤八后，再进行步骤十一。
具体实施方式二：所述步骤一卧式铣床的切削参数为：主轴转速：40转/分，进给速度：40mm/分，切削深度：1-2mm。
其他事实方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：所述步骤二中采用卧式铣床预铣背弧型线2，采用型线铣刀将叶片粗铣出装配背弧型线2。
其他事实方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：
所述步骤三将叶片用背弧型线样板6测量的标准为：进气侧≤0.05mm，中间部分≤0.08mm，出汽侧≤0.02mm；
以叶片的叶根为标准，装配背弧最高点比标准块高0.3-0.5mm。
其他事实方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：所述步骤四中用砂轮沿装配背弧母线精磨叶片装配背弧，根据步骤一加工余量，选用强力磨加工参数：
切深0.1mm 2刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.05mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.03mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.02mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.01mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min。
其他事实方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：所述步骤五中采用卧式铣床预铣内弧型线，加工长度为C，采用型线铣刀将叶片粗铣出装配内弧型线，加工有效长度为D；此时装配内弧面平移放量 0.3-0.5mm。主轴转速：30-50转/分，进给速度：30-50mm/分，切削深度：0.5mm，C＞D。
其他事实方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：所述步骤九中用砂轮沿装配内弧母线精磨叶片装配背弧；
选用强力磨加工参数：
切深0.10mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.05mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.03mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.02mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.01mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min。
其他事实方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：所述步骤十将第一只叶片在距叶根端面57mm处锯断，留下叶根侧部位当做标准样件5。
其他事实方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：所述步骤十一中将叶片与步骤十中的标准样件5以齿形3定位放在专用量具上模拟装配，测量贴合率。
其他事实方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：所述步骤十一测量制成叶片贴合率是否合格的具体方式为：测量采用辐射线量具，将待测叶片与标准样件5进行贴合，测量时，先将一只待测叶片装入辐射线量具，在标准样件5装配背弧上涂红丹粉装入辐射线量具，用小锤轻敲标准样件5的内弧面，使两只叶片充分接触，沿型线检测0.03塞尺不入，目测零件贴合率是否合格。
其他事实方式与具体实施方式一相同。
实施例：在卧式铣床将原料铣成尺寸为46.5mm×56mm×292mm的长方体，采用型线铣刀将方钢料粗铣出装配背弧型线，将46.5mm侧端面长度加工为A＝45.91mm，粗铣时装配背弧面平移放量较标准尺寸预留0.3-0.5mm加工余量。主轴转速：40转/分，进给速度：40mm/分，切削深度：1-2mm。加工后的叶片采用背弧型线样板6测量：进汽侧≤0.05mm，中间部分≤0.08mm，出汽侧≤0.02mm。以叶根端面定位，将装配背弧最高点与标准块进行比较允许高出0.3-0.5mm；
精磨装配背弧：在强力磨机床采用斜度垫块与机虎钳配合装夹叶片，斜度垫块角度为α角。使装配背弧母线为水平面。采用背弧金刚滚轮对砂轮不间断修型，保证砂轮型线准确。用砂轮沿装配背弧母线精磨叶片装配背弧，根据上一步的加工余量，选用强力磨加工参数：
切深0.1mm 2刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min
切深0.05mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min
切深0.03mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min
切深0.02mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min
切深0.01mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min
将叶片装配背弧加工到准确位置，采用样板测量叶片装配背弧型线进汽侧≤0.05mm，中间部分≤0.08mm，出汽侧≤0.02mm。以叶根端面定位，将装配背弧最高点与标准块进行比较允许高出或低下0.03mm；；
粗铣装配内弧：在卧式铣床采用φ76铣刀预铣内弧型线，加工长度C＝140mm。采用型线铣刀将粗铣出装配内弧型线，加工有效长度D不小于60mm。此时装配内弧面平移放量0.3-0.5mm。主轴转速：30-50转/分，进给速度：30-50mm/分，切削深度：0.5mm。加工后的叶片采用背弧型线样板测量：进汽侧≤0.05mm，中间部分≤0.08mm，出汽侧≤0.02mm；
粗精铣叶根齿形及圆弧：采用四轴数控机床，专用铣刀将叶根齿形及圆弧加工准；
铣中间体底圆弧：使用三轴立铣数控机床将中间齿底圆弧部位加工准；
钳修毛刺：通过钳工使用锉刀将叶根齿两侧毛刺去除，避免装夹及测量产生干涉；
精磨一只叶片装配内弧：以精加工面做定位，在强力磨机床采用斜度垫块与机虎钳配合装夹叶片，斜度垫块角度为α+β。采用内弧金刚滚轮对砂轮不间断修型，保证砂轮型线准确。用砂轮沿装配内弧母线精磨叶片装配背弧。选用强力磨加工参数：
切深0.10mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min
切深0.05mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min
切深0.03mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min
切深0.02mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min
切深0.01mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min
将叶片装配内弧加工到准确位置，有效磨削采长度D≥57mm。用样板测量叶片装配背弧型线，要求样板与工件漏光进汽侧≤0.05mm，中间部分≤0.08mm，出汽侧≤0.02mm。加工准叶片径向厚度H。
锯断第一只叶片：将第一只叶片在距叶根端面57mm处锯断，留下叶根侧部位当做标准样件。
精磨其余叶片装配内弧：采用同样的加工参数陆续完成其余叶片的加工，每加工一只，测量装配内弧型线漏光、径向厚度，H满足测量要求后，将叶片与标准样件放在专用量具上模拟装配，测量贴合率大于70％。合格后才可批量加工，否则根据测量结果调整夹具或程序，直到满足贴合率要求，完成整级叶片加工。

Claims (10)

1.一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一：加工基准面：使用卧式铣床将方钢料的进行修正铣削，将尺寸存在偏差的方钢料铣成长方体；
步骤二：粗铣装配背弧：在卧式铣床上用型线铣刀将长方体的方钢料粗铣出装配背弧型线(2)，将方钢料制成叶片，粗铣时装配背弧面较标准尺寸预留0.3-0.5mm加工余量；
步骤三：将叶片用背弧型线样板(6)测量：加工后的叶片符合加工标准，不合格的叶片进行返修或报废处理；
步骤四：精磨装配背弧：测量合格后的叶片，
采用一种规格的斜度垫块与机虎钳配合装夹定位，使定位后的装配背弧母线为水平面；通过强力磨设备磨削加工装配背弧；
步骤五：粗铣装配内弧：在卧式铣床上用型线铣刀将叶片粗铣出装配内弧型线，粗铣时装配内弧面较标准尺寸预留0.3-0.5mm加工余量；
步骤六：粗精铣叶片的叶根的齿形(3)及圆弧(4)，通过四轴数控卧铣机床加工叶根的齿形(3)及圆弧(4)：
步骤七：铣叶片中部的底圆弧：
步骤八：钳修毛刺：
步骤九：精磨装配内弧(1)：完成首件校模加工；
精磨一只叶片装配内弧：以步骤四中精加工面做定位，采用另一种规格的斜度垫块与机虎钳配合装夹叶片，使定位后的装配内弧母线为水平面，通过强力磨设备磨削加工装配内弧；
采用内弧金刚滚轮对砂轮不间断修型，保证砂轮型线准确；用砂轮沿装配内弧母线精磨叶片装配背弧(1)部位，根据步骤三加工余量，选用强力磨加工参数：
步骤十：锯断首件校模料：将首件加工的标准叶片锯断，锯断时，齿根部分的齿形(3)保留完整，用作测量贴合率的标准样件(5)；
步骤十一：重复步骤一至步骤八制作叶片，每加工一只，测量装配内弧(1)部位型线漏光、径向厚度H，测量要求后，将叶片与步骤十中的标准样件(5)放在专用量具上模拟装配，测量贴合率≥70％，则合格，才可批量加工，否则根据测量结果调整夹具或程序，重新选取新模料进行步骤一至步骤八后，再进行步骤十一。
2.根据权利要求1一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，其特征在于：所述步骤一卧式铣床的切削参数为：主轴转速：40转/分，进给速度：40mm/分，切削深度：1-2mm。
3.根据权利要求1所述一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，其特征在于：所述步骤二中采用卧式铣床预铣背弧型线(2)，采用型线铣刀将叶片粗铣出装配背弧型线(2)。
4.根据权利要求1一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，其特征在于：所述步骤三将叶片用背弧型线样板(6)测量的标准为：进气侧≤0.05mm，中间部分≤0.08mm，出汽侧≤0.02mm；
以叶片的叶根为标准，装配背弧最高点比标准块高0.3-0.5mm。
5.根据权利要求1所述一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，其特征在于：所述步骤四中用砂轮沿装配背弧母线精磨叶片装配背弧，根据步骤一加工余量，选用强力磨加工参数：
切深0.1mm 2刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.05mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.03mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.02mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.01mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min。
6.根据权利要求1所述一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，其特征在于：所述步骤五中采用卧式铣床预铣内弧型线，加工长度为C，采用型线铣刀将叶片粗铣出装配内弧型线，加工有效长度为D；此时装配内弧面平移放量0.3-0.5mm。主轴转速：30-50转/分，进给速度：30-50mm/分，切削深度：0.5mm，C＞D。
7.根据权利要求1所述一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，其特征在于：所述步骤九中用砂轮沿装配内弧母线精磨叶片装配背弧；
选用强力磨加工参数：
切深0.10mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.05mm 5刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.03mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.02mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min；
切深0.01mm 1刀，主轴转速26m/s，进给速度600mm/min。
8.根据权利要求1所述一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，其特征在于：所述步骤十将第一只叶片在距叶根端面57mm处锯断，留下叶根侧部位当做标准样件(5)。
9.根据权利要求1所述一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，其特征在于：所述步骤十一中将叶片与步骤十中的标准样件(5)以齿形(3)定位放在专用量具上模拟装配，测量贴合率。
10.根据权利要求1所述一种强力磨床加工叶片装配内背弧方法，其特征在于：所述步骤十一测量制成叶片贴合率是否合格的具体方式为：测量采用辐射线量具，将待测叶片与标准样件(5)进行贴合，测量时，先将一只待测叶片装入辐射线量具，在标准样件(5)装配背弧上涂红丹粉装入辐射线量具，用小锤轻敲标准样件(5)的内弧面，使两只叶片充分接触，沿型线检测0.03塞尺不入，目测零件贴合率是否合格。
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