CN1326652C - 一种汽轮机组调节级动叶片叶冠的加工方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽轮机组调节级动叶片叶冠的加工方法及装置。特点是：采用专用夹具在卧式四坐标机床上，利用PRO/E软件里面的surface铣削方法，选取叶冠的边界为控制线，选取铆钉头轮廓为检查面，加工叶冠圆柱面；采用PRO/E软件里面的轨迹铣方法，用绕圈法向收缩的加工方法，加工铆钉头轮廓；利用机床的旋转工作台，使叶冠台阶斜面与机床主轴垂直，以面铣方式加工叶冠台阶斜面。优点是：一次装夹即可加工完所有加工面，加工精度高，效率高；实现了该叶片的国产化，不再依赖进口。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机的制造方法，具体说，是一种汽轮机组调节级动叶片叶冠的加工方法及装置。
背景技术
我国引进日立技术生产的大型汽轮机组(如600MW)机组，其调节级动叶片的结构如图1、图2、图3所示，叶身II是普通的等截面型线，而叶根I则是纵装双T型型线，具有两个装配足，两个装配足所在的2#辐射线和3#辐射线与位于叶片中心的1#辐射线对称，且与1#辐射线有4°5′27″的夹角；叶冠III的造型更为特异，在纵向圆柱面6上有三个横向布置的铆钉头，三个铆钉头的顶面3在同一平面上，与1#辐射线垂直，铆钉头的立面4是竖直面，立面4与圆柱面6的交接面5为半径R1.6mm的过渡曲面；在圆柱面6的两侧还有三个斜面台阶，其中，背弧侧台阶斜面8深1mm，与2#辐射线垂直，内弧侧台阶斜面1深1mm，斜面2深0.5mm，均与3#辐射线垂直；斜面与圆柱面6交接的过渡曲面7的半径也是R1.6mm；斜面1、斜面2同一曲面过渡。另外，叶根I的顶面、叶冠III的底面也是圆柱面，叶根I、叶冠III分别与叶身II的交接过渡面R均为6.3mm。
该叶片的结构形式与我国以前各机组的叶片有很大的不同，而且尺寸、形位精度要求高，给加工和装配带来了很大的难度。此前，我国不能加工，都是从日本日立公司购买叶片成品。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种汽轮机组调节级动叶片叶冠的加工方法及装置，自主生产该叶片，替代进口，加快大型汽轮机组国产化步伐。
本发明的技术解决方案是：
一种汽轮机组调节级动叶片叶冠的加工方法，将叶片用夹具夹持于卧式四坐标机床上，按如下步骤铣削：
(1)铣削端面——采用Ф60的镶刀片端铣刀，以面铣方式铣削叶冠端面；
(2)一次粗铣圆柱面——采用Ф32的玉米镶片立铣刀来加工，利用PRO/E软件里面的surface铣削方法，选取叶冠的边界为控制线，选取铆钉头轮廓为检查面，放量0.3mm；刀具的轨迹为平行的铣削线；
(3)去台阶面余量——先同时铣削内弧的两个台阶面，把夹具旋转负的4°5′27″，使内弧台阶面与主轴垂直，采用刀片圆角为R1.6的Ф60的端铣刀加工，两个台阶面的深度尺寸由程序控制，靠近进汽侧的台阶面深度为0.5mm，出汽侧的台阶面为1.0mm；然后把夹具旋转到正的4°5′27″，使背弧台阶面与主轴垂直，按同样的方法铣削背弧的台阶面；各台阶面粗铣按1mm放量；或先铣削背弧的台阶面，再铣削内弧的两个台阶面；
(4)去铆钉头余量——用φ12的立铣刀，以绕圈的轮廓铣方法粗加工铆钉头轮廓，同时进行刀具补偿控制；铆钉头根部按照圆柱最高点放量0.5mm，铆钉头轮廓放量0.5mm；
(5)粗铣台阶面——采用去台阶面余量的工序采用一样的方法，给台阶面留0.1mm的精加工余量；
(6)二次粗铣圆柱面——采用φ10的球头刀，用PRO/E软件里面的surface铣削方法，参数设置表面粗糙度为0.2mm，采用纵向平行铣的方法，设置圆柱面为加工面，铆钉头轮廓为检查面，铆钉头轮廓放量0.3mm；
(7)粗铣铆钉头轮廓——采用PRO/E软件里面的轨迹铣方法，选用Ф6的球头刀，单个的选取铆钉头分别加工，采用绕圈法向收缩的加工方法，加工的步距设为0.3mm，轨迹线控制为3-6圈(一般为5圈)，铆钉头轮廓放量0.1mm作为精加工余量；
(8)精铣台阶面——换一把与去台阶面余量工序中铣刀大小尺寸相同的精铣刀，用粗加工台阶面同样的方法精加工台阶面；
(9)精铣圆柱面——采用Ф6的球头刀，用PRO/E软件里面的surface铣削方法，加工步距为0.1mm，用纵向平行铣的方法，设置圆柱面为加工面，铆钉头轮廓为检查面，铆钉头轮廓放量0.1mm；
(10)精铣铆钉头型线——采用Ф6的球头刀，用粗加工铆钉头轮廓同样的方法，设置的加工步距为0.05mm，去除铆钉头轮廓余量；
(11)精铣铆钉头根部R——采用Ф3.5的球头刀，利用PRO/E软件的轮廓轨迹铣方法加工。
上述方法的装置，包括卧式四坐标数控机床及其操作系统、专用夹具和刀具，所述操作系统的软件含如下功能模块：
(1)端面铣削模块，用于确定铣削方式和路径，使Ф60镶刀片端铣刀以面铣方式铣削端面；
(2)圆柱面一次粗铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Ф32玉米镶片立铣刀按PRO/E软件里面的surface铣削方式，以叶冠的边界为控制线，以铆钉头轮廓为检查面，沿叶冠纵向平行铣削；
(3)台阶面去余量模块，用于确定铣削方式和路径，使刀片圆角为R1.6的Ф60的端铣刀以面铣方式先同时铣削内弧两个台阶面，再铣削背弧台阶面；或先铣削背弧台阶面，再同时铣削内弧两个台阶面；
(4)铆钉头去余量模块，用于确定铣削方式和路径，使Ф12的立铣刀，以绕圈的轮廓铣方法铣削铆钉头轮廓；
(5)台阶面粗铣模块，用于确定铣削方式和路径，使刀片圆角为R1.6的Ф60的端铣刀以面铣方式先同时铣削内弧两个台阶面，再铣削背弧台阶面；或先铣削背弧台阶面，再同时铣削内弧两个台阶面；
(6)圆柱面二次粗铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Ф10的球头刀，按PRO/E软件里面的surface纵向平行铣的铣削方式铣削圆柱面，参数设置表面粗糙度为0.2mm，以铆钉头轮廓为检查面，铆钉头轮廓放量0.3mm；
(7)铆钉头轮廓粗铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Ф6的球头刀，按PRO/E软件里面的轨迹铣方法，沿铆钉头周向绕圈法向收缩铣削铆钉头轮廓，加工的步距设为0.3mm，铆钉头轮廓放量0.1mm；
(8)台阶面精铣模块，用于确定铣削方式和路径，使刀片圆角为R1.6的Ф60的端铣刀以面铣方式先同时铣削内弧两个台阶面，再铣削背弧台阶面；或先铣削背弧台阶面，再同时铣削内弧两个台阶面；
(9)圆柱面精铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Ф6的球头刀，按PRO/E软件里面的surface纵向平行铣的铣削方式铣削圆柱面，加工步距为0.1mm，铆钉头轮廓为检查面，铆钉头轮廓放量0.1mm；
(10)铆钉头型线精铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Ф6的球头刀，按PRO/E软件里面的surface纵向平行铣的铣削方式铣削圆柱面，加工步距为0.05mm；
(11)铆钉头根部R精铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Ф3.5的球头刀，按PRO/E软件的轮廓轨迹铣方式，沿铆钉头周向铣削铆钉头根部R。
所述铆钉头去余量模块含有刀具补偿模块。
所述四坐标数控机床采用THX-6340卧式机床。
所述夹具包括底板和压板，通过螺柱、螺帽连接，用于夹持叶片；压板的压紧侧和底板分别与叶根的进、出汽侧端面配合，底板与叶根出汽侧端面之间设有出汽侧定位块，压板的调节侧与调节支承配合；调节支承通过螺钉、销与底板连接并定位；在螺柱上套装有卸料弹簧；在侧板上设有与叶根背弧侧平面配合的叶根背径向定位块和与叶冠背弧侧圆柱面配合的叶冠背径向定位块；叶根背径向定位块、叶冠背径向定位块分别通过螺钉和销与侧板连接并定位；叶根两装配面之间设有叶片前后方向定位销。
本发明的有益效果是：用上述方法和装置，一次装夹即可加工完所有加工面，加工精度高，效率高；实现了该叶片的国产化，尤其加快600MW汽轮机组国产化步伐，不再依赖进口；操作系统实用、简便，对操作人员无特殊要求。
附图说明
图1是600MW汽轮机组调节级动叶片的结构示意图
图2是图1中叶冠的俯视图
图3是图1中叶冠的左视图
图4是未加工叶冠时叶片的结构示意图
图5是铆钉头根部过渡曲面加工方式示意图
图6是圆柱面6加工轨迹图
图7是圆柱面6粗加工方式示意图
图8是叶冠夹具主视图
图9是叶冠夹具俯视图(旋转90°)
具体实施方式
首先需要说明，先按常规方法加工好600MW机组调节级动叶片的叶根I、叶身II和叶冠III的轮廓，使其成图4形状，本发明对叶冠的加工，是在此基础上进行的。
叶冠的加工方法
参见图8、图9：将图4所示的叶片，用夹具夹持于THX-6340四轴四坐标卧式机床上，装夹时，叶片的定位面是以叶根端面、叶根叶冠出汽侧平面，叶根背弧侧平面为定位基准，使叶片的旋转中心与机床工作台的旋转中心一致。该夹具设计的时候，着重注意以下几点：
(1)为保持零件与安装刀位与机床坐标系及编程坐标系方向一致性，夹具应该保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标系尺寸联系。
(2)为保持工件在本工序中需要完成的待加工面充分暴露在外面，夹具的设计得尽可能开敞，夹紧机构元件与加工面之间应该保持一定的安全距离，同时要求设计出的夹具应尽可能紧，要考虑在加工时主轴头、刀具、刀柄与夹具是否干涉。
(3)夹具的刚性与稳定性要好，尽量不采用在加工过程中更换夹紧点，不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件的定位精度。
根据以上要点，在制作夹具时，对调节级叶片进行通盘考虑，夹具的连接主要是依靠螺钉连接，以销定位来设计的，具体结构及装夹方法是：底板80和压板50，通过螺柱10、螺帽20连接，用于夹持叶片；压板50的压紧侧和底板80分别与叶根的进、出汽侧端面配合，底板80与叶根出汽侧端面之间设有定位块70，压板50的调节侧与调节支承30配合，调整好调节支承30的长度，拧紧螺母20，即可将叶片夹紧，并实现叶片纵(轴)向定位；调节支承30通过螺钉140、销150与底板80连接并定位；在螺柱10上套装有弹簧40，便于拆卸夹具。在侧板100上设有与叶根背弧侧平面配合的定位块90和与叶冠背弧侧圆柱面配合的定位块110，实现叶片横(径)向定位；定位块90、定位块110分别通过螺钉130和销120与侧板100连接并定位；销60位于叶根两装配面之间，它与背弧定位块90配合，实现叶片前后方向(即1#辐射线方向)定位，装夹时，各定位面应紧密贴合。
叶片装夹定位后，即可加工叶冠，加工工艺基于如下考虑：
叶冠的外型尺寸不大，形状复杂，三个台阶面是与1#辐射线带有一定角度的平面，台阶深度不一致，冠面是圆柱的，铆钉头间的距离小，在加工过程中如何保证圆柱面的粗糙度和钉头根部的R问题是加工的难点和重点。为达到叶冠加工时所要求的各项技术指标，在制定工艺方案时着重从以下几个方面来考虑：
A)由于该部位是圆柱面，叶冠台阶面的加工需要偏转一定的角度，而且精度要求高，其加工工艺方岸就必须立足于带有旋转台的数控加工中心。THX-6340卧式加工中心带有精度很高的旋转工作台，因此，可以一次装夹就可以加工完叶冠的整个部位。
B)叶冠的铆钉头根部间距小，根部的连接R很小，只有R1.6，在加工时如何选用合适的刀具和加工方法是一个问题，根据图纸尺寸分析，在铆钉头之间的部位采用直径为12的立铣去掉大部分余量，加工方式还是两维加工，因为立铣刀加工圆柱面部分地方有干涉，然后采用直径为6个的球头刀分别粗精加工圆柱面和铆钉头根部，采用三轴联动方式，最后就是采用直径为3.5的球头刀精加工铆钉头的根部R。
C)加工叶冠时应在一次装夹的情况下全部加工完各分工序，不允许中途重新装夹，以保证铆钉头的位置度和圆柱面的定位精度。
D)加工时的刀具应根据该叶片的加工表面光洁度问题及时更换刀具，换刀后的首件必须经过量具检验合格后方能继续加工，同时，考虑到在刀具装夹过程中刀具的长度有误差，刀具的长度补偿要进行修改。
E)精加工铆钉头轮廓时我们要专门设置刀具半径补偿，根据三个铆钉头的实际加工情况再来调整三个刀补是否一样。
由此，确定的加工工步是：
粗精加工端面→一次粗加工圆柱面→去台阶面余量→去铆钉头余量→粗加工台阶面→二次粗加工圆柱面→粗加工铆钉头轮廓→精加工台阶面→精加工圆柱面→精加工铆钉头型线→精加工铆钉头根部R。
现将各工步详述如下：
粗精加工端面——首先粗加工叶冠的端面，由于加工面大，而且以后铆钉头的长度要求高，所以采用Ф60的镶刀片端铣刀加工，采用面铣的加工方式，这样加工的面粗糙度好。
一次粗加工圆柱面——对于粗加工圆柱面，主要考虑的是为后面的加工去掉大部分余量，所以在加工上不必考虑加工面的粗糙度问题，但是要考虑不能干涉到铆钉头型线，同时圆柱面要留一定的余量，所以采用Ф32的玉米镶片立铣刀来加工，利用PRO/E软件里面的surface铣削方法，选取叶冠的边界为控制线，选取铆钉头轮廓为检查面，放量0.3mm加工。刀具的轨迹为平行的铣削线。
去台阶面余量——由于叶冠内背弧方向的三个台阶面与·1#辐射线具有角度关系，内背弧都是4°5′27″，而且台阶面与圆柱面的交接部位是R1.6，因此，在去台阶面的余量时，先把夹具旋转负的4°5′27″，也就是把要加工的面摆到与主轴垂直的方向，采用Ф60的端铣刀加工，端铣刀的刀片采用圆角为R1.6的。先同时加工内弧的两个台阶面，因为两个台阶面是两个平行的平面，而且和圆柱面的交接部位是在一个平面内，靠近进汽侧的台阶面深度为0.5mm，出汽侧的台阶面为1.0mm。深度的尺寸在程序里面控制然后再加工出汽侧的台阶面。深度的尺寸在程序里面控制。然后把夹具旋转到正的4°5′27″，按同样的方法加工背弧的台阶面。粗铣的放量一般按1mm放量。
去铆钉头余量——由于铆钉头间的距高很小，为了后面加工的方便，必须去掉大部分的余量，但是又不能干涉到铆钉头的轮廓型线，根据效率的问题，采用Ф12的立铣刀来粗加工铆钉头轮廓，采用绕圈的轮廓铣方法，同时采用刀补控制。铆钉头根部按照圆柱最高点放量0.5mm加工，铆钉头轮廓也放量0.5mm加工。
粗加工台阶面——粗加工台阶面和去台阶面余量的工序采用一样的方法，只是给台阶面留0.1mm的精加工余量；要利用刀具的深度补偿功能，以保证台阶面的精度。
粗加工圆柱面——粗加工圆柱面采用Ф10的球头刀，利用PRO/E软件里面的surface铣削方法，参数设置表面粗糙度为0.2mm，采用纵向平行铣的方法，设置圆柱面为加工面，铆钉头轮廓为检查面，放量0.3mm加工。
粗加工铆钉头轮廓——粗加工完圆柱面，就要粗加工铆钉头的轮廓，采用PRO/E软件里面的轨迹铣方法，选用Ф6的球头刀，单个的选取铆钉头分别加工，采用饶圈法向收缩的加工方法，加工的步距设为0.3mm，一般加工为五圈，同时铆钉头轮廓放量0.1mm余量。
精加工台阶面——精加工台阶面的方法和前面去台阶面余量和粗加工台阶面的方法一样，主要是换了一把精铣刀而已，刀具的大小尺寸都是一样的。
精加工圆柱面——由于粗加工后圆柱面的余量已经很小了，在这里要考虑的就是加工的精度问题了，所以采用Ф6的球头刀，同样利用PRO/E软件里面的surface铣削方法，设置加工步距为0.1mm，同样采用纵向平行铣的方法，设置圆柱面为加工面，铆钉头轮廓为检查面，放量0.1mm加工。(铆钉头轮廓放量，圆柱面不放量)
精加工铆钉头型线——精加工铆钉头型线采用Ф6的球头刀来加工，方法和粗加工铆钉头轮廓的方法一样，设置的加工步距为0.05mm，同时铆钉头轮廓不放量加工。
精加工铆钉头根部R——由于铆钉头根部的R为1.6，公差是正负加减0.15mm，根据机床的最高转速参数和加工时刀具的刚性问题，同时考虑到公差问题采用Ф3.5的球头刀来加工，利用PRO/E软件的轮廓轨迹铣方法来加工。
叶冠加工的主要技术难点及工艺措施：
圆柱面的加工
参见图6：普通的圆柱面在三联动机床上加工是一件简单的事，但是该叶片的三个铆钉头的存在使得加工异常困难，在加工圆柱面的时候要考虑不能干涉铆钉头型线，所以在加工圆柱面的时候利用Pro\e软件，选用surface加工方法，同时选取铆钉头的轮廓线为控制线来加工，为了避免机床振动时刀具伤害到铆钉头的型线，必须对铆钉头轮廓线进行0.1mm的放量。采用直径为6个大的球头刀采用纵向平行铣的方法来加工。加工的方向顺着圆弧的方向，这样就不会干涉铆钉头的侧面轮廓。
铆钉头根部R的精加工
参见图5：铆钉头与圆弧面的交接部R很小，只有1.6，公差是正负加减0.15mm，该部位时只能采用球头刀来加工，根据机床的最高转速参数和加工时刀具的刚性，同时考虑到公差，选用直径为3.5的球头刀来精加工根部R。在粗加工铆钉头轮廓时采用的是直径为6mm的球头刀，所以在根部的余量还很大，同样的采用Pro\e软件选用轮廓轨迹加工方式，选取圆柱面为检查面，选铆钉头轮廓线为控制线，分别对三个铆钉头进行根部R加工。加工的方法是刀具从铆钉头的外侧一圈一圈向里面加工，采用法向收缩的方法。
加工刀具选择
选择主要考虑以下两个方面：
(1)用大余量切削。一是适应在加过程中难以调整不可遇见的变化切削用量。600MW调节级动叶片采用的是方钢毛坯。二是为了提高生产效率，在机床主轴功率不变时，有的时候在粗加工时，有的余量分配不合理，如果刚性不好的刀具，在加工时容易产生让刀断刀等情况。
(2)铣刀的耐用度好。由于在加工该叶片时中间的分步工序多，如果刀具不耐用磨损较快，就会影响工件的表面质量和加工精度。而会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工件表面因对刀误差而使工件加工面产生接刀台阶面。在兼顾以上两点情况下，结合前面所定的工艺方案，以及机床情况，同时考虑到在加工过程工件的干涉情况。发明人对该叶冠所使用的刀具进行选定。
刀具的选定
叶冠的刀具同样分为两种：粗铣刀为Ф60的端铣刀，Ф32的玉米铣刀，Ф10的球头刀，Ф6的球头刀；精铣刀为Ф12的立铣刀，Ф6的球头刀，Ф3.5的球头刀。
铣刀各参数的设置
a)刀具的直径
选择铣刀的直径时，首要认真考虑的就是工件加工部分的几何尺寸，一般来说，为了减少走刀次数和提高生产效率及保证铣刀有足够的刚性。应尽量选择直径较大的铣刀，但是也要考虑到机床的主轴功率和加工部位的尺寸问题，原则上根据铣刀的切削速度计算公式：
V＝π×D×N/1000
当V值一定时铣刀的直径与转速成反比，而在刀具与被加工工件的各个参数确定时，刀具的每齿切削量是固定的，所以综合以上的各种因素选用的刀具直径和齿数。
b)刀具的长度选择
刀具的刃长与刀具的直径有直接的关系，铣刀的直径D刃长L的比值能客观的反映出铣刀刚性特点。一般以D/L＞0.4-0.5作为检验铣刀刚性的条件。选用的刀具的长度原则上都考虑了这个选择标准，个别的刀具长度由于特殊性可以加长。
c)刀具端刃圆角半径R
刀具端刃圆角R问题，一般是在立铣刀中考虑，主要考虑到在加工时铣刀容易磨损和烧刀，加工后的工件表面形成锯齿状深沟。但是端面圆角的R也不宜太大，因为太大的话，铣刀的铣削范围就会加大，在一定的范围内，刀具和叶片就会发颤，也会影响加工质量。同时也根据工件的不同要求和各种刀具的自身特性进行选择圆角R。综上因素Ф60的端铣刀选用的刀片的圆角R是R1.6，Ф12的立铣刀的圆角R修磨成R1.0，Ф32的玉米铣刀的刀片也选用圆角为R0.4。
操作系统的后置处理程序
叶冠的加工程序是利用Mastercam进行原始数据处理，然后转换成*.igs文件，利用Pro\e软件造型，然后利用模型编制出来得。
在加工程序由Pro/e后置处理系统产生后，在THM-6340卧式四轴三联动加工中心上进行调试，主要根据工件的余量和刀具切削状态调整加工区域和加工路径数量以及刀具的切削参数。以提高切削效率，缩短加工周期。在程序的调试过程中根据该毛坯在铆钉头及台阶面处余量过大，特意在此处进行了毛坯的粗加工。加工程序的格式如下：
D600B201001A调节级动叶片叶冠型线加工
加工机床THM6340
刀具：
直径32的立铣刀
直径12的立铣刀
直径63的端铣刀
注意：夹具必须放在工作台的旋转中心上
对刀：对刀时在X向Y向使用对刀棒对刀，Z向使用刀具对刀
G54 G56 G55
X向在背弧夹具侧定位面对刀
Y向在进气侧对刀
Z向在毛胚端面对刀
拉刀：G54
G55
G56：X＝数显+刀半+塞尺+57.27
Y＝数显-67-刀半-塞尺
Z＝数显-塞尺
加工程序：
N1G91G30X0.0
N2G91G30Y0.0
N2G91G28Z0.0
N2G28G91B0.0
N2T1
N3M06
N3M92
N3G01G90B0.0F5000
N3M91
N4 G00 G17G90G54X0.0 Y150.0Z200.0(80的端铣刀铣钉头端面)
N4 G01 G43 H01 Z0.0 F500
N4 S1000 M03
N4 M20
N4 M07
N4 G01 Y-100.0F200
N4 M05
N4 M09
N4 G01 Z200.0F1000
N1G91G30X0.0
N2G91G30Y0.0
N2G91G28Z0.0
N2G28G91B0.0
N2T1
N3M06
N4 G00G17G90G54X13.26Y150.0Z200.0(粗铣叶冠钉头型线12粗铣刀)
N6 G01G43H01Z0.0F5000
N9 S1000 M03
N10 M20
M07
N12 M98 P0028
N12 M98 P0028
N15 G01G49Z200.0F5000
M05
M09
N1G91G30X0.0
N2G91G30Y0.0
N2G91G28Z0.0
N2G28G91B0.0
N2T2
N3M06
N3M92
N3G01G90B4.090833F5000
N3M91
N4 G00G17G90G54X12.20195Y150.0Z200.0(叶冠两侧面台阶铣刀)
N6 G01G43H01Z0.5F5000
N9 S850 M03
N10 M20
M07
N12 G01 Y-52.0 F100
N12 G01 Z100.0 F1000
N12 Y100.0
N12 Z0.0
N12 G01 Y0.0 F100
N12 G01 Z100.0
N12 Y100.0
N12 X-32.84043
N3M92
N3G01G90B-4.090833F5000
N3M91
N12 G01 Y-52.0 F100
N12 G01 Z100.0 F1000
N12 G00 Y100.0
N13 G00G49Z200.0
N1G91G30X0.0
N2G91G30Y0.0
N2G91G28Z0.0
N2G28G91B0.0
M05
M09
M21
M92
G01G90B0.0F5000
G91G30Y0.0X0.0
G91G28Z0.0
G91G28B0.0
M80
N115M30
子程序：
P0028
N1 G01 G41 D01 Y35.56 F200
N2 G02 X19.56 Y29.26 R6.3
N3 G01 Y25.16576
N4 G02 X12.15974 Y18.96258 R6.3
N5 G01 X-15.75956 Y23.91463
N6 G02 X-19.68Y28.59163 R4.75
N7 G01 Y30.81
N8 G02 X-14.93 Y35.56 R4.75
N9 G01 X13.26
N10 G01G40 Y100.0 F500
N11 G00 X100.0
N12 Y1.60437
N13 G01G41 D01 X0.72 F200
N14 G01 Y-1.60437
N15 G02 X-3.21661 Y-6.28421 R4.75
N16 G01 X-32.75119 Y-11.41751
N17 G02 X-40.13 Y-5.21057 R6.3
N18 G01 Y5.21057
N19 G02 X-32.75119 Y11.41751
N20 G01 X-3.21661 Y6.28421
N20 G02 X0.72 Y1.60437 R4.75
N21 G01 G40 X100.0 F500
N22 G00 Y-25.16576
N23 G01 G41 D01 X19.56 F200
N24 G01 Y-29.26
N25 G02 X13.26 Y-35.56 R6.3
N26 G01 X-14.93
N27 G02 X-19.68 Y-30.81 R4.75
N28 G01 Y-28.59163
N29 G02 X-15.75956 Y-23.91463 R4.75
N30 G01 X12.15974 Y-18.96258
N31 G02 X19.56 Y-25.16576 R6.3
N32 G01 G40 X100.0 F1000
N33 Y150.0
N34 X13.26
M99
M05
M09
由于加工圆弧面的程序太大，这里就不介绍了。
以上只是详细说明了叶冠圆柱面、铆钉头和台阶面的加工，其实，叶冠的内背弧方向的圆柱面(即与叶身连接的底面)也是在卧式加工中心上加工的，先加工背弧的圆柱面，以内弧面，叶根端面和出汽侧定位，然后直接走圆弧加工，用刀补控制的方法来加工，加工内弧方向的圆柱面是也是同样的道理，以背弧圆柱面，叶根端面和出汽侧定位，还是走圆弧利用立铣刀加刀补的方法来加工，在加工内弧的圆柱面是要注意刀补的尺寸不能比圆弧的尺寸大.至于叶冠进出汽侧的平面，应把加工面摆成与主轴成90°的方向直接用端铣刀来加工，这样表面光洁度和精度很好。
本发明的技术不限于上述60哪机组调节级动叶片叶冠的加工，可以用于其它功率不同型号机组调节级动叶片叶冠的加工。
Claims (5)
1.一种汽轮机调节级动叶片叶冠的加工方法，将叶片用夹具夹持于四坐标机床上，按如下步骤铣削：
(1)铣削端面——采用Φ60的镶刀片端铣刀，以面铣方式铣削叶冠端面；
(2)一次粗铣圆柱面——采用Φ32的玉米镶片立铣刀来加工，利用PRO/E软件里面的surface铣削方法，选取叶冠的边界为控制线，选取铆钉头轮廓为检查面，放量0.3mm；刀具的轨迹为平行的铣削线；
(3)去台阶面余量——先同时铣削内弧的两个台阶面，把夹具旋转负的4°5′27″，使内弧台阶面与主轴垂直，采用刀片圆角为R1.6的Φ60的端铣刀加工，两个台阶面的深度尺寸由程序控制，靠近进汽侧的台阶面深度为0.5mm，出汽侧的台阶面为1.0mm；然后把夹具旋转到正的4°5′27″，使背弧台阶面与主轴垂直，按同样的方法铣削背弧的台阶面；各台阶面粗铣按1mm放量；或先铣削背弧的台阶面，再铣削内弧的两个台阶面；
(4)去铆钉头余量——用Φ12的立铣刀，以绕圈的轮廓铣方法粗加工铆钉头轮廓，同时进行刀具补偿控制；铆钉头根部按照圆柱最高点放量0.5mm，铆钉头轮廓放量0.5mm；
(5)粗铣台阶面——采用去台阶面余量的工序采用一样的方法，给台阶面留0.1mm的精加工余量；
(6)二次粗铣圆柱面——采用Φ10的球头刀，用PRO/E软件里面的surface铣削方法，参数设置表面粗糙度为0.2mm，采用纵向平行铣的方法，设置圆柱面为加工面，铆钉头轮廓为检查面，铆钉头轮廓放量0.3mm；
(7)粗铣铆钉头轮廓——采用PRO/E软件里面的轨迹铣方法，选用Φ6的球头刀，单个的选取铆钉头分别加工，采用绕圈法向收缩的加工方法，加工的步距设为0.3mm，轨迹线控制为3-6圈，铆钉头轮廓放量0.1mm作为精加工余量；
(8)精铣台阶面——换一把与去台阶面余量工序中铣刀大小尺寸相同的精铣刀，用粗加工台阶面同样的方法精加工台阶面；
(9)精铣圆柱面——采用Φ6的球头刀，用PRO/E软件里面的surface铣削方法，加工步距为0.1mm，用纵向平行铣的方法，设置圆柱面为加工面，铆钉头轮廓为检查面，铆钉头轮廓放量0.1mm；
(10)精铣铆钉头型线——采用Φ6的球头刀，用粗加工铆钉头轮廓同样的方法，设置的加工步距为0.05mm，去除铆钉头轮廓余量；
(11)精铣铆钉头根部R——采用Φ3.5的球头刀，利用PRO/E软件的轮廓轨迹铣方法加工。
2.用于权利要求1所述方法的装置，包括四坐标数控机床及其操作系统、专用夹具和刀具，其特征在于，所述操作系统的软件含如下功能模块：
(1)端面铣削模块，用于确定铣削方式和路径，使Φ60镶刀片端铣刀以面铣方式铣削端面；
(2)圆柱面一次粗铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Φ32玉米镶片立铣刀按PRO/E软件里面的surface铣削方式，以叶冠的边界为控制线，以铆钉头轮廓为检查面，沿叶冠纵向平行铣削；
(3)台阶面去余量模块，用于确定铣削方式和路径，使刀片圆角为R1.6的Φ60的端铣刀以面铣方式先同时铣削内弧两个台阶面，再铣削背弧台阶面；或先铣削背弧台阶面，再同时铣削内弧两个台阶面；
(4)铆钉头去余量模块，用于确定铣削方式和路径，使Φ12的立铣刀，以绕圈的轮廓铣方法铣削铆钉头轮廓；
(5)台阶面粗铣模块，用于确定铣削方式和路径，使刀片圆角为R1.6的Φ60的端铣刀以面铣方式先同时铣削内弧两个台阶面，再铣削背弧台阶面；或先铣削背弧台阶面，再同时铣削内弧两个台阶面；
(6)圆柱面二次粗铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Φ10的球头刀，按PRO/E软件里面的surface纵向平行铣的铣削方式铣削圆柱面，参数设置表面粗糙度为0.2mm，以铆钉头轮廓为检查面，铆钉头轮廓放量0.3mm；
(7)铆钉头轮廓粗铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Φ6的球头刀，按PRO/E软件里面的轨迹铣方法，沿铆钉头周向绕圈法向收缩铣削铆钉头轮廓，加工的步距设为0.3mm，铆钉头轮廓放量0.1mm；
(8)台阶面精铣模块，用于确定铣削方式和路径，使刀片圆角为R1.6的Φ60的端铣刀以面铣方式先同时铣削内弧两个台阶面，再铣削背弧台阶面；或先铣削背弧台阶面，再同时铣削内弧两个台阶面；
(9)圆柱面精铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Φ6的球头刀，按PRO/E软件里面的surface纵向平行铣的铣削方式铣削圆柱面，加工步距为0.1mm，铆钉头轮廓为检查面，铆钉头轮廓放量0.1mm；
(10)铆钉头型线精铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Φ6的球头刀，按PRO/E软件里面的surface纵向平行铣的铣削方式铣削圆柱面，加工步距为0.05mm；
(11)铆钉头根部R精铣模块，用于确定铣削方式和路径，使Φ3.5的球头刀，按PRO/E软件的轮廓轨迹铣方式，沿铆钉头周向铣削铆钉头根部R。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述铆钉头去余量模块含有刀具补偿模块。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述四坐标数控机床采用THX-6340卧式机床。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述夹具包括底板和压板，通过螺柱、螺帽连接；压板的压紧侧和底板分别与叶根的进、出汽侧端面配合，底板与叶根出汽侧端面之间设有出汽侧定位块，压板的调节侧与调节支承配合；调节支承通过螺钉、销与底板连接并定位；在螺柱上套装有卸料弹簧，在侧板上设有与叶根背弧侧平面配合的叶根背径向定位块和与叶冠背弧侧圆柱面配合的叶冠背径向定位块；叶根背径向定位块、叶冠背径向定位块分别通过螺钉和销与侧板连接并定位；叶根两装配面之间设有叶片前后方向定位销。
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