CN111843081B - 一种涡轮叶片排气边气膜孔加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡轮叶片加工技术领域,具体而言,涉及一种涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,通过机床加工气膜孔。机床设置有电极丝。涡轮叶片包括背面和盆面。盆面和背面分别定义有第一测点和第二测点。设电极丝触碰第一测点时涡轮叶片所在位置为第一位置。设电极丝触碰第二测点时涡轮叶片所在位置为第二位置。涡轮叶片处于第一位置和第二位置的连线的中点处时,机床加工气膜孔。这种加工方法即可通过机床自动使得电极丝对准涡轮叶片的厚度方向的中间位置,使得气膜孔的加工位置精准,同时也避免人工对准给工人带来的不便。

Description

一种涡轮叶片排气边气膜孔加工方法
技术领域
本发明涉及涡轮叶片加工技术领域,具体而言,涉及一种涡轮叶片排气边气膜孔加工方法。
背景技术
燃气轮机或航空发动机中的涡轮叶片,涡轮叶片包括榫头和叶身,在垂直于叶片宽度方向,叶片内凹一侧为叶片盆向,叶片外凸一侧为叶片背向。在平行于叶片宽度方向,进气一侧的叶片侧边为前缘,排气一侧的叶片侧边为后缘,该叶片后缘也称为排气边。而且在叶身中设置有若干气膜孔,以实现对涡轮叶片的冷却。
对于叶片后缘的气膜孔加工,叶片后缘厚度为0.6mm,气膜孔孔径为0.25mm,目前一般采用电火花打孔工艺,但是,电极丝在叶片后缘上的定位靠肉眼观察确定,肉眼观察法的定位精度低,成型后气膜孔的位置精度低,气膜孔偏离叶片后缘中线,无法满足设计要求,使用中冷却效果差,而且工作效率低,增加了操作者的劳动强度。
发明内容
本发明的目的包括提供一种涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,其针对涡轮叶片排气边气膜孔加工方法而设计,并且提高叶片排气边气膜孔的位置精度,使其满足设计要求,提高冷却效果,提高加工效率,降低操作者的劳动强度。
本发明的实施例通过以下技术方案实现:
一种涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,通过机床加工气膜孔;所述机床设置有电极丝;涡轮叶片包括背面和盆面;所述盆面和背面分别定义有第一测点和第二测点;
设所述电极丝触碰所述第一测点时所述涡轮叶片所在位置为第一位置;设所述电极丝触碰所述第二测点时所述涡轮叶片所在位置为第二位置;所述涡轮叶片处于第一位置和第二位置的连线的中点处时,所述机床加工所述气膜孔。
进一步地,所述第一测点和第二测点的连线垂直于所述涡轮叶片的长度方向所在的直线。
进一步地,所述涡轮叶片设置有多个气膜孔;每个所述气膜孔各对应一个第一测点和第二测点;每个所述气膜孔的加工位置均位于其对应的第一测点和第二测点的连线的中点。
进一步地,还包括所述涡轮叶片长度方向的加工定位;所述涡轮叶片一端通过夹具夹持,另一端为末端;
所述涡轮叶片长度方向的加工定位方法包括:
S41:所述电极丝分别触碰所述末端和夹具;所述机床记录电极丝触碰末端时所述涡轮叶片的位置和电极丝触碰夹具时所述涡轮叶片的位置;
S42:计算所述末端相对于所述夹具的位置;
S43:根据气膜孔的位置和所述末端相对于所述夹具的位置计算所述气膜孔加工时所述涡轮叶片的位置。
进一步地,所述电极丝触碰所述末端和夹具并根据电极丝触碰所述夹具和末端时所述涡轮叶片所处的位置计算所述末端相对所述夹具的位置;
根据所述末端相对所述夹具的位置和待加工的每个气膜孔相对于末端的位置计算出每个气膜孔加工时所述涡轮叶片所处的位置;
定义每个气膜孔对应的第一测点和第二测点;根据每个气膜孔对应的第一测点和第二测点找准计算每个气膜孔加工时所述涡轮叶片所处的位置并加工气膜孔。
进一步地,所述涡轮叶片包括榫头;所述夹具夹持所述榫头;所述涡轮叶片长度方向的加工定位方法包括:
S41:所述电极丝分别触碰所述末端和榫头;所述机床记录电极丝触碰末端时所述涡轮叶片的位置和电极丝触碰榫头时所述涡轮叶片的位置;
S42:计算所述末端相对于所述榫头的位置;
S43:根据气膜孔的位置和所述末端相对于所述榫头的位置计算所述气膜孔加工时所述涡轮叶片的位置。
进一步地,所述电极丝触碰所述末端和榫头并根据电极丝触碰所述榫头和末端时所述涡轮叶片所处的位置计算所述末端相对所述榫头的位置;
根据所述末端相对所述榫头的位置和待加工的每个气膜孔相对于末端的位置计算出每个气膜孔加工时所述涡轮叶片所处的位置;
定义每个气膜孔对应的第一测点和第二测点;根据每个气膜孔对应的第一测点和第二测点找准计算每个气膜孔加工时所述涡轮叶片所处的位置并加工气膜孔。
进一步地,所述机床调整所述涡轮叶片位置和所述电极丝的高度,以使所述电极丝触碰所述涡轮叶片。
进一步地,所述第一测点和第二测点设置有若干组;所述气膜孔的加工位置位于每组第一测点和第二测点的连线的中点处。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果:
使用时,机床使得涡轮叶片相对于电极丝的位置发生改变,进而使得电极丝触碰涡轮叶片的背面的第二测点和盆面的第一测点。电极丝触碰到涡轮叶片时,机床均记录下当前涡轮叶片的位置,并通过两次记录的位置计算出涡轮叶片的厚度,进而计算涡轮叶片的厚度方向的中间位置。机床使得电极丝对准涡轮叶片的厚度方向的中间位置并加工气膜孔即可。
这种加工方法即可通过机床自动使得电极丝对准涡轮叶片的厚度方向的中间位置,使得气膜孔的加工位置精准,同时也避免人工对准给工人带来的不便。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例:
一种涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,通过机床加工气膜孔。机床设置有电极丝和五轴定位盘。电极丝能够在机床的控制下升降。五轴定位盘固定设置有夹具。加工涡轮叶片时,夹具夹紧涡轮叶片,进而使得涡轮叶片固定于五轴定位盘。五轴定位盘的运动即可调整涡轮叶片相对于电极丝的位置。电极丝在机床的控制下产生脉冲即可在涡轮叶片上打孔。同时,涡轮叶片接收到电极丝的脉冲时,机床能够感应到涡轮叶片已被电击。
涡轮叶片包括背面和盆面。盆面为涡轮叶片内凹的一面;背面为盆面相对的面,即外凸的一面。盆面和背面分别定义有第一测点和第二测点。第一测点和第二测点均为虚拟定义的点。气膜孔的位置位于第一测点和第二测点的连线的中点处。涡轮叶片的气膜孔位置确定后,机床即可确定第一测点和第二测点的位置。第一测点和第二测点的位置可以任意设置,只要保证气膜孔的位置位于第一测点和第二测点的连线的中点处即可。
加工时,机床使得电极丝下降到合适的位置,同时五轴定位盘运动,使得第一测点和第二测点分别触碰电极丝。设电极丝触碰第一测点时涡轮叶片所在位置为第一位置。设电极丝触碰第二测点时涡轮叶片所在位置为第二位置。机床根据第一位置和第二位置即可计算出第一位置和第二位置连线的中间位置,这个中间位置也就是加工气膜孔加工时涡轮叶片应该停留的位置。
涡轮叶片处于第一位置和第二位置的连线的中点处时,电极丝处于气膜孔的加工位置。此时,机床使得电极丝加工气膜孔。进而使得加工好的气膜孔的位置位于涡轮叶片厚度方向的中间点处。
使用时,机床使得涡轮叶片相对于电极丝的位置发生改变,进而使得电极丝触碰涡轮叶片的背面的第二测点和盆面的第一测点。电极丝触碰到涡轮叶片时,机床均记录下当前涡轮叶片的位置,并通过两次记录的位置计算出涡轮叶片的厚度,进而计算涡轮叶片的厚度方向的中间位置。机床使得电极丝对准涡轮叶片的厚度方向的中间位置并加工气膜孔即可。
这种加工方法即可通过机床自动使得电极丝对准涡轮叶片的厚度方向的中间位置,使得气膜孔的加工位置精准,同时也避免人工对准给工人带来的不便。
本实施例中,第一测点和第二测点的连线垂直于涡轮叶片的长度方向所在的直线。即,气膜孔的位置确定后,机床将第一测点和第二测点分别设置于盆面的距气膜孔最近的点和背面的距气膜孔最近的点。这也就使得第一测点和第二测点之间的间距即为涡轮叶片的厚度。
实际中,第一测点和第二测点的位置可以任意设置在其他位置,只要保证气膜孔的位置位于第一测点和第二测点的连线的中点处即可。
本实施例中,涡轮叶片设置有多个气膜孔。每个气膜孔各对应一个第一测点和第二测点。每个气膜孔的加工位置均位于其对应的第一测点和第二测点的连线的中点。这就使得每个气膜孔加工前,机床都要确定涡轮叶片在该气膜孔处的厚度,并确定该处的中心,以使每个气膜孔的位置均处于该处的中间位置,保证气膜孔的位置的精准性。
本实施例中,还包括涡轮叶片长度方向的加工定位方法。涡轮叶片一端通过夹具夹持,另一端为末端。
涡轮叶片长度方向的加工定位方法包括:
S41:电极丝分别触碰末端和夹具。机床记录电极丝触碰末端时涡轮叶片的位置和电极丝触碰夹具时涡轮叶片的位置。
S42:计算末端相对于夹具的位置。
S43:根据气膜孔在涡轮叶片的设计位置和末端相对于夹具的位置计算气膜孔加工时涡轮叶片的位置。
每个气膜孔加工前,均需要确定涡轮叶片厚度方向的中间点和长度方向的中间点。使得每个气膜孔的加工位置都更加准确。
本实施例中,涡轮叶片排气边气膜孔加工方法为:电极丝触碰末端和夹具并根据电极丝触碰夹具和末端时涡轮叶片所处的位置计算末端相对夹具的位置。
根据末端相对夹具的位置和待加工的每个气膜孔相对于末端的位置计算出每个气膜孔加工时涡轮叶片所处的位置。
定义每个气膜孔对应的第一测点和第二测点。根据每个气膜孔对应的第一测点和第二测点找准计算每个气膜孔加工时涡轮叶片所处的位置并加工气膜孔。
由于涡轮叶片的各部分分布于末端与夹具之间的连线上,计算出末端相对夹具的位置后即可计算出每个气膜孔位于末端与夹具之间的连线上的具体位置。气膜孔加工时,根据计算出的每个气膜孔位于末端与夹具之间的连线上的具体位置即可将涡轮叶片依次移动至每个气膜孔加工时涡轮叶片应该处在的位置。
因此,气膜孔加工时,电极丝只需要触碰涡轮叶片末端和夹具一次即可。随后,加工每个气膜孔之前均需要确定该气膜孔对应的第一测点和第二测点,并根据第一测点和第二测点确定该气膜孔加工时涡轮叶片所处的位置即可。
本实施例中,涡轮叶片被夹具夹持的一端为榫头。还可以通过电极丝分别触碰末端和榫头来确定涡轮叶片的形状。涡轮叶片长度方向的加工定位方法包括:
S41:电极丝分别触碰末端和榫头。机床记录电极丝触碰末端时涡轮叶片的位置和电极丝触碰榫头时涡轮叶片的位置。
S42:计算末端相对于榫头的位置。
S43:根据气膜孔在涡轮叶片的设计位置和末端相对于榫头的位置计算气膜孔加工时涡轮叶片的位置。
这也是涡轮叶片长度方向的加工定位的另一种方法。
本实施例中,涡轮叶片排气边气膜孔加工方法为:电极丝触碰末端和榫头并根据电极丝触碰榫头和末端时涡轮叶片所处的位置计算末端相对榫头的位置。
根据末端相对榫头的位置和待加工的每个气膜孔相对于末端的位置计算出每个气膜孔加工时涡轮叶片所处的位置。
定义每个气膜孔对应的第一测点和第二测点。根据每个气膜孔对应的第一测点和第二测点找准计算每个气膜孔加工时涡轮叶片所处的位置并加工气膜孔。
由于涡轮叶片的各部分分布于末端与榫头之间的连线上,计算出末端相对榫头的位置后即可计算出每个气膜孔位于末端与榫头之间的连线上的具体位置。气膜孔加工时,根据计算出的每个气膜孔位于末端与榫头之间的连线上的具体位置即可将涡轮叶片依次移动至每个气膜孔加工时涡轮叶片应该处在的位置。
因此,气膜孔加工时,电极丝只需要触碰涡轮叶片末端和榫头一次即可。随后,加工每个气膜孔之前均需要确定该气膜孔对应的第一测点和第二测点,并根据第一测点和第二测点确定该气膜孔加工时涡轮叶片所处的位置即可。
在涡轮叶片的加工过程中,先加工叶片的毛坯,再夹持住叶片的毛坯以加工榫头。这个过程中,叶片和榫头之间的位置可能有所偏差。采用这种方法即可先确定出叶片和榫头的相对位置,即末端和榫头的相对位置。通过这种方法也能先确定出涡轮叶片的形状,使得每个气膜孔加工的位置定位更加精准。
本实施例中,第一测点和第二测点设置有若干组。只要使得气膜孔的加工位置位于每组第一测点和第二测点的连线的中点处即可。这就使得气膜孔加工前,机床需要触碰多组第一测点和第二测点并通过多组第一测点和第二测点的位置来判断加工气膜孔时涡轮叶片所处的位置。这就使得气膜孔的加工位置更加精准。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,通过机床加工气膜孔;所述机床设置有电极丝;涡轮叶片包括背面和盆面;其特征是:所述盆面和背面分别定义有第一测点和第二测点;
设所述电极丝触碰所述第一测点时所述涡轮叶片所在位置为第一位置;设所述电极丝触碰所述第二测点时所述涡轮叶片所在位置为第二位置;所述涡轮叶片处于第一位置和第二位置的连线的中点处时,所述机床加工所述气膜孔。
2.根据权利要求1所述的涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,其特征是:所述第一测点和第二测点的连线垂直于所述涡轮叶片的长度方向所在的直线。
3.根据权利要求2所述的涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,其特征是:所述涡轮叶片设置有多个气膜孔;每个所述气膜孔各对应一个第一测点和第二测点;每个所述气膜孔的加工位置均位于其对应的第一测点和第二测点的连线的中点。
4.根据权利要求1所述的涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,其特征是:还包括所述涡轮叶片长度方向的加工定位方法;所述涡轮叶片一端通过夹具夹持,另一端为末端;
所述涡轮叶片长度方向的加工定位方法包括:
S41:所述电极丝分别触碰所述末端和夹具;所述机床记录电极丝触碰末端时所述涡轮叶片的位置和电极丝触碰夹具时所述涡轮叶片的位置;
S42:计算所述末端相对于所述夹具的位置;
S43:根据气膜孔在所述涡轮叶片的设计位置和所述末端相对于所述夹具的位置计算所述气膜孔加工时所述涡轮叶片的位置。
5.根据权利要求4所述的涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,其特征是:所述电极丝触碰所述末端和夹具并根据电极丝触碰所述夹具和末端时所述涡轮叶片所处的位置计算所述末端相对所述夹具的位置;
根据所述末端相对所述夹具的位置和待加工的每个气膜孔相对于末端的位置计算出每个气膜孔加工时所述涡轮叶片所处的位置;
定义每个气膜孔对应的第一测点和第二测点;根据每个气膜孔对应的第一测点和第二测点找准计算每个气膜孔加工时所述涡轮叶片所处的位置并加工气膜孔。
6.根据权利要求4所述的涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,其特征是:所述涡轮叶片包括榫头;所述夹具夹持所述榫头;所述涡轮叶片长度方向的加工定位方法包括:
S41:所述电极丝分别触碰所述末端和榫头;所述机床记录电极丝触碰末端时所述涡轮叶片的位置和电极丝触碰榫头时所述涡轮叶片的位置;
S42:计算所述末端相对于所述榫头的位置;
S43:根据气膜孔在所述涡轮叶片的设计位置和所述末端相对于所述榫头的位置计算所述气膜孔加工时所述涡轮叶片的位置。
7.根据权利要求6所述的涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,其特征是:所述电极丝触碰所述末端和榫头并根据电极丝触碰所述榫头和末端时所述涡轮叶片所处的位置计算所述末端相对所述榫头的位置;
根据所述末端相对所述榫头的位置和待加工的每个气膜孔相对于末端的位置计算出每个气膜孔加工时所述涡轮叶片所处的位置;
定义每个气膜孔对应的第一测点和第二测点;根据每个气膜孔对应的第一测点和第二测点找准计算每个气膜孔加工时所述涡轮叶片所处的位置并加工气膜孔。
8.根据权利要求4所述的涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,其特征是:所述机床调整所述涡轮叶片位置和所述电极丝的高度,以使所述电极丝触碰所述涡轮叶片。
9.根据权利要求1所述的涡轮叶片排气边气膜孔加工方法,其特征是:所述第一测点和第二测点设置有若干组;所述气膜孔的加工位置位于每组第一测点和第二测点的连线的中点处。
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