CN115781409A - 用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装及对刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装及对刀方法，对刀工装包括：对刀板以及能够安装在机床主轴上的对刀头，对刀头上设有与机床主轴相配合的安装基准面，对刀头的下端面与安装基准面之间的距离为L，对刀板的厚度为S，叶根槽基准面与叶轮外圆之间的距离为T，叶根槽铣刀上的虚拟基准面与安装基准面之间的距离为Q，L+S+T＝Q；对刀方法包括如下步骤：将对刀头安装在机床主轴上；将对刀板贴紧于叶轮外圆上；开动机床主轴至对刀头的下端面紧靠在对刀板上，并将此时的机床主轴在竖直方向的位置设为程序执行时的Z向原点。采用本发明的对刀工装，能够大大提高对刀的效率。

Description

用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装及对刀方法

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，特别是涉及一种用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装及对刀方法。

背景技术

在数控加工中，常采用对刀方法构建工件坐标系，建立刀具与工件之间的关系，常用的对刀方法主要有刀尖对刀：操作机床，移动坐标轴，使刀尖的下端点轻轻接触工件加工表面(或对刀块)，此时保持坐标轴不移动，在机床控制器执行测量“Z0”(如使用对刀块，则设置为Z_{对刀块厚度})命令，机床对刀完毕。

汽轮机转子叶根槽用于安装叶片，每根转子有数百条叶根槽，每条叶根槽铣削需使用粗刀、加深刀、半精刀、精刀及平面刀等至少4类成型铣刀，每加工5～8条叶根槽需换刀一次，如图2-5所示。同时由于转子叶片安装精度要求，每条叶根槽均设有一个基准面，叶根槽4工作面420至基准面410之间的距离A要求严格一致(一般为±0.006)，如图1所示。为此，叶根槽铣刀6也相应地设计了一个虚拟基准面610，对刀时要求该虚拟基准面610与叶根槽基准面410等高。但由于每把铣刀制作时刀尖至虚拟基准面610的距离不可能完全一致，且随着刀具磨损，差值会越来越大，若直接采用刀尖对刀，必然导致虚拟基准面610与叶根槽基准面410之间发生偏差，从而导致加工出的不同叶根槽的工作面420至基准面410的距离发生偏差。

在现有技术中，为了避免因刀尖至虚拟基准面距离的差异，而导致在采用刀尖对刀时，虚拟基准面与叶根槽基准面之间发生偏差，新刀出厂或修磨后均需测量刀尖至虚拟基准面之间的距离，并刻印在刀体上，对刀时需计算该刻印值与理论值的差值，设置Z0时将差值补偿进去。整个操作过程也非常繁琐，且时常发生漏刻印、漏补偿的现象，给加工带来极大风险。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的一个技术问题在于提供一种用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装，能够提高对刀效率。

本发明提供的一种用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装，包括：对刀板以及能够安装在机床主轴上的对刀头，所述对刀头上设有与机床主轴相配合的安装基准面，所述对刀头的下端面与安装基准面之间的距离为L，所述对刀板的厚度为S，叶根槽基准面与叶轮外圆之间的距离为T，叶根槽铣刀上的虚拟基准面与安装基准面之间的距离为Q，所述L+S+T＝Q。

优选地，所述对刀板包括多块厚度不同的对刀板。

优选地，所述叶根槽铣刀的刀柄采用9#布朗柄，所述对刀头与叶根槽铣刀的刀柄结构相同。

如上所述，本发明的一种用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装，具有以下有益效果：

本发明在使用过程中，先将对刀头安装在机床主轴上，再将对刀板贴紧于叶轮外圆上，最后开动机床主轴至对刀头的下端面紧靠在对刀板上，此时安装基准面与叶根槽基准面之间的距离＝叶根槽基准面与叶轮外圆之间的距离T+刀板的厚度S+对刀头的下端面与安装基准面之间的距离为L＝叶根槽铣刀上的虚拟基准面与安装基准面之间的距离Q，也就是说，保持此时的机床主轴在竖直向的位置不动，将对刀头替换成叶根槽铣刀，叶根槽铣刀上的虚拟基准面与叶根槽基准面重合，将此时的机床主轴在竖直方向的位置设为程序执行时的Z向原点，完成对刀。相对于现有技术中的刀尖对刀的方式，采用本发明的对刀工装，能够省去在新刀出厂或修磨后测量刀尖至虚拟基准面之间的距离，并刻印在刀体上，对刀时需计算该刻印值与理论值的差值，设置Z0时将差值补偿进去等繁琐的步骤，大大提高了对刀的效率。

为了解决背景技术中的问题，本发明还提供一种采用上述对刀工装的对刀方法，包括如下步骤：

S1，将对刀头安装在机床主轴上；

S2，将对刀板贴紧于叶轮外圆上；

S3，开动机床主轴至对刀头的下端面紧靠在对刀板上，并将此时的机床主轴在竖直方向的位置设为程序执行时的Z向原点。

优选地，所述S1和S2之间还包括步骤：根据叶根槽基准面与叶轮外圆之间的距离，选择对应厚度的对刀板。

优选地，所述对刀方法还包括步骤：S4，将叶根槽铣刀安装在机床主轴上。

本发明的一种用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀方法由于采用了上述的用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装，因此也具有与本发明的用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装相同的有益效果。

附图说明

图1显示为本发明一种实施例中的叶根槽的轮廓示意图；

图2显示为本发明一种实施例中的经粗铣后的叶根槽示意图；

图3显示为本发明一种实施例中的经加深铣后的叶根槽示意图；

图4显示为本发明一种实施例中的经半精铣后的叶根槽示意图；

图5显示为本发明一种实施例中的经精铣及平面铣后的叶根槽示意图；

图6显示为本发明一种实施例中的对刀工装的工作状态示意图；

图7显示为本发明一种实施例中的叶根槽铣刀的工作状态示意图。

附图标号说明

1 对刀板

2 对刀头

3 安装基准面

4 叶根槽

410 叶根槽基准面

420 叶根槽工作面

5 叶轮外圆

6 叶根槽铣刀

610 虚拟基准面

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本发明中的汽轮机转子纵树形叶根槽均布于叶轮外圆5上，其轮廓示意及加工顺序如图1-5所示。图1中的叶根槽基准面410即为叶片安装基准面，叶根槽基准面410至叶轮外圆5距离为T值，该值为图纸给定，每一级叶根槽4对应一个T值。叶根槽4加工一般分粗铣、加深铣、半精铣、精铣及平面铣四个工步，精铣刀与平面铣刀为组合式结构，同时进行铣削，如图2-5所示。叶根槽铣刀6在铣削时沿着X方向(垂直于纸面的方向)来回移动，Z向(竖直方向)不动，因此在对刀时，是为了将叶根槽铣刀6上的虚拟基准面610与叶根槽基准面410在Z向重合，并将此时的机床主轴在Z向的位置作为程序执行的原点。

如图6和7所示，本发明提供了一种用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装，包括：对刀板1以及能够安装在机床主轴上的对刀头2，对刀头2上设有与机床主轴相配合的安装基准面3，对刀头2的下端面与安装基准面3之间的距离为L，对刀板1的厚度为S，叶根槽基准面410与叶轮外圆5之间的距离为T，叶根槽铣刀6上的虚拟基准面610与安装基准面3之间的距离为Q，L+S+T＝Q。

本发明在使用过程中，如图6所示，先将对刀头2安装在机床主轴上，再将对刀板1贴紧于叶轮外圆5上，最后开动机床主轴至对刀头2的下端面紧靠在对刀板1上，此时安装基准面3与叶根槽基准面410之间的距离＝叶根槽基准面410与叶轮外圆5之间的距离T+对刀板1的厚度S+对刀头2的下端面与安装基准面3之间的距离L＝叶根槽铣刀6上的虚拟基准面610与安装基准面3之间的距离Q，也就是说，保持此时的机床主轴在竖直向的位置不动，将对刀头2替换成叶根槽铣刀6，叶根槽铣刀6上的虚拟基准面610与叶根槽基准面410重合，如图7所示，将此时的机床主轴在竖直方向的位置设为程序执行时的Z向原点，完成对刀。相对于现有技术中的刀尖对刀的方式，采用本发明的对刀工装，能够省去在新刀出厂或修磨后测量刀尖至虚拟基准面610之间的距离，并刻印在刀体上，对刀时需计算该刻印值与理论值的差值，设置Z0时将差值补偿进去等繁琐的步骤，大大提高了对刀的效率。

采用本发明的对刀工装，由于不同类型的叶根槽铣刀6的Q值是相同且不变的，而且对于同一级的叶根槽4，其叶根槽基准面410与叶轮外圆5之间的距离T也是相同的，因此，针对同一级叶根槽4铣削，在进行首次对刀后，无论更换同类刀具，或是不同类刀具，均无需重复对刀，直接走程序加工即可。

作为一种优选地实施方式，本实施例中的对刀板1包括多块厚度不同的对刀板1。本实施例中采用同一对刀头2针对不同级的叶根槽4铣削进行对刀，因此L值是不变的，而不同级的叶根槽4，其T值是不同的，因此，需要根据T值选择对应S值的对刀板1，使得L+S+T＝Q，即可实现针对不同级的叶根槽4铣削进行对刀。

作为一种优选地实施方式，为了更好地将机床主轴上的安装基准面3表征在对刀头2和叶根槽铣刀6上，本实施例中的叶根槽铣刀6的刀柄采用9#布朗柄，对刀头2与叶根槽铣刀6的刀柄结构相同。当对刀头2和叶根槽铣刀6安装在机床主轴上时，安装基准面3处于对刀头2和叶根槽铣刀6的刀柄上的同一位置处，从而方便确定L值和Q值。

本发明还提供了一种采用上述对刀工装的对刀方法，包括如下步骤：

S1，将对刀头2安装在机床主轴上；

S2，将对刀板1贴紧于叶轮外圆5上；

S3，开动机床主轴至对刀头2的下端面紧靠在对刀板1上，并将此时的机床主轴在竖直方向的位置设为程序执行时的Z向原点。

作为一种优选地实施方式，本实施例中的S1和S2之间还包括步骤：根据叶根槽基准面410与叶轮外圆5之间的距离，选择对应厚度的对刀板1。

作为一种优选地实施方式，本实施例中的所述对刀方法还包括步骤：S4，将叶根槽铣刀安装在机床主轴上。

采用本实施例中的用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装及对刀方法，具有以下优点：

1)快速对刀

机床主轴装上对刀头2，根据图纸T值选择对应S值的对刀板1，将对刀板1贴紧于转子叶轮外圆5上，开动机床主轴至对刀头2紧靠对刀板1，设置Z0，即可快速完成对刀。

2)换刀后无需重复对刀

针对同一级叶根槽4，在首次对刀后，无论更换同类型铣刀，或是更换其它类铣刀，均无需重复对刀，完全可确保所加工的不同叶根槽4的工作面至基准面之间的距离一致。

3)准确定位、程序简单

采用对刀头2对刀，可确保每把铣刀的虚拟基准面610与叶根槽基准面410完全一致，数控程序中无需写入深度值，执行G01 Z0程序命令即可完成刀具的快速定位，大大简化了程序。

4)操作简便

因基准值在刀具、对刀头2设计时均已考虑，操作者无需考虑刀具修磨量对最终叶根槽4深度的影响，也无需在程序中进行深度补偿，操作简便。

5)大幅度提高工作效率

减少了重复对刀次数，大幅度提高工作效率。

本发明提出了一种用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装，根据基准线一致原理设计对刀头2、对刀板1及叶根槽铣刀6，而后使用对刀头2及对刀板1组合对刀，即可完成叶根槽4深度方向的快速对刀，且换刀后无需重复对刀，一次对刀即可完成整圈叶根槽4的铣削加工。

本发明首先提出一种对刀头2对刀原理，即采用对刀头2与对刀板1的组合对刀方式。

如前述图6和7所示，对刀头2与叶根槽铣刀6的柄部结构型式完全一致，均采用9#布朗柄结构，确保对刀头2与叶根槽铣刀6的装刀基准线完全一致。如此，将对刀头2安装在机床主轴上，而后在对刀头2与转子叶轮外圆5间放入对刀板1，贴紧后将当前深度值设置为Z0。拆下对刀头2，换上叶根槽铣刀6，由于Q＝L+S+T，而不同叶根槽铣刀6的Q是相同的，如此便可确保任意铣刀更换后，其虚拟基准线与叶根槽4基准线等高，且始终保持不变，进而保证叶根槽4工作面深度不变。由于Q值和L值是保持不变的，因此Q－L＝S+T＝K，K的值(对刀头2下端面与叶根槽基准面410之间的距离)也是保持不变的，因此针对不同级的叶根槽4铣削进行对刀，需要根据T值选择对应S值的对刀板1，从而实现对刀。

本发明在设计对刀头2时，首先将对刀头2设计为9#布朗柄的结构，其次，设计对刀头2端部至安装基准面3之间的距离L；

本发明在设计对刀板1时，设计对刀板1厚度S值：S＝K-T；

本发明在设计叶根槽铣刀6时，首先设计叶根槽铣刀6的柄部结构为9#布朗柄，其次，根据对刀头2的L值，设计叶根槽铣刀6的Q值：Q＝L+K。

本发明的汽轮机转子纵树形叶根槽在铣削，先将对刀头2安装于机床主轴上，再选择对应的对刀板1，将对刀板1紧贴于转子叶轮外圆5与对刀头2之间，开动机床主轴至对刀头2紧靠对刀板1，并将机床主轴当前深度值设置为Z0，即完成了Z向对刀，如图6所示；然后拆下对刀头2，换上叶根槽4粗铣刀，执行G01 Z0数控程序直接走刀，如图7所示；同理，更换加深刀、半精铣刀、精铣刀等，执行G01 Z0程序直接走刀，均无需重复对刀。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种用于汽轮机转子纵树形叶根槽铣削的对刀工装，其特征在于，包括：对刀板(1)以及能够安装在机床主轴上的对刀头(2)，所述对刀头(2)上设有与机床主轴相配合的安装基准面(3)，所述对刀头(2)的下端面与安装基准面(3)之间的距离为L，所述对刀板(1)的厚度为S，叶根槽基准面(410)与叶轮外圆(5)之间的距离为T，叶根槽铣刀(6)上的虚拟基准面(610)与安装基准面(3)之间的距离为Q，所述L+S+T＝Q。

2.根据权利要求1所述的对刀工装，其特征在于：所述对刀板(1)包括多块厚度不同的对刀板(1)。

3.根据权利要求1所述的对刀工装，其特征在于：所述叶根槽铣刀(6)的刀柄采用9#布朗柄，所述对刀头(2)与叶根槽铣刀(6)的刀柄结构相同。

4.一种采用如权利要求1所述的对刀工装的对刀方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，将对刀头(2)安装在机床主轴上；

S2，将对刀板(1)贴紧于叶轮外圆(5)上；

S3，开动机床主轴至对刀头(2)的下端面紧靠在对刀板(1)上，并将此时的机床主轴在竖直方向的位置设为程序执行时的Z向原点。

5.根据权利要求4所述的对刀方法，其特征在于，所述对刀板(1)包括多块厚度不同的对刀板(1)，所述S1和S2之间还包括步骤：根据叶根槽基准面(410)与叶轮外圆(5)之间的距离，选择对应厚度的对刀板(1)。

6.根据权利要求4所述的对刀方法，其特征在于，还包括步骤：

S4，将叶根槽铣刀(6)安装在机床主轴上。

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