CN1962145A - 一种叶片形工件的加工方法及专用工装 - Google Patents

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一种叶片形工件的加工方法及专用工装，涉及到一种机械加工方法及工装。本发明解决了现有加工方法的费时、费工和费料的问题，它的加工步骤为：一、将圆环状毛胚用车床进行车削加工；二、将加工后的圆环状毛坯固定在专用工装上，在数控机床上线切割加工出单个叶片形工件的半成品；三、将单个叶片形工件的半成品逐个在铣床上铣出内弧面和外弧面。本发明的专用工装由基座、传动轴、若干轴承、轴套、安装盘以及定位销组成，传动轴的一端与安装盘的中心固定连接，安装盘是截面为“凸”型的圆环，安装盘中间的凸起部分能够与待加工的圆环状毛坯间隙配合。本发明可以广泛应用到透平类机械的叶片形工件的生产加工中。

Description

一种叶片形工件的加工方法及专用工装
技术领域
本发明涉及到一种机械加工方法及专用工装，具体涉及到透平类机械的叶片形工件的加工方法及专用工装。
背景技术
叶片形工件是透平类机械必有的极其重要的零件之一，其特点是形状复杂，技术要求高，加工难度大。叶片的种类很多，但各类叶片均由三部分组成：叶顶、叶身(汽道部分)和叶根(装配部分)，所述叶身部分包括有内弧、外弧。目前采用的加工方法是对单个毛胚的逐个面进行加工，由于叶片形工件的形状复杂，需要加工的面多，包括有叶顶和叶根的多个平面，以及叶身的内弧、外弧两个弧面，都需要逐个在铣床上进行成型加工，因形状复杂，在加工时需要许多专用夹具、专用工具、专用量具，即使用专用的数控设备加工仍然费时费工，而且材料的利用率很低，大部分的的材料利用率不足30％，有的只有10％。
发明内容
为了解决现有叶片加工方法的费时、费工以及材料利用率低的问题，本发明提供了一种叶片形工件的加工方法及专用工装：
一、将圆环状毛胚用车床进行车削加工，对叶片形工件的叶顶的顶面、两个侧面和叶根的底面、两个侧面进行加工。
二、将加工后的圆环状毛胚固定在专用工装上，用数控线切割机进行线切割，沿相邻两个叶片形工件的相交平面进行切割，加工出单个叶片形工件的半成品。
三、将单个叶片半成品逐个的在铣床上铣出内弧面和外弧面。
在步骤二中所述的专用工装由基座、传动轴、若干轴承、轴套、安装盘以及定位销组成，所述基座是专用工装的固定支架，在基座的安装加工工件的侧面上开有定位孔，定位孔能够与定位销间隙配合，所述传动轴的一端固定连接在安装盘的中心位置，所述若干轴承固定在传动轴与轴套之间，所述安装盘是截面为“凸”型的圆环，安装盘中间的凸起部分能够与待加工的圆环状毛胚间隙配合。
由于透平类机械的叶片形工件在安装时，每个相邻叶片形工件都是紧密装配在一起形成一整圈的，本发明的圆环状毛胚是根据叶片形工件装配在叶轮上之后形成的圆环的形状制作的，所以在进行线切割之后，叶片形工件的叶根、叶顶都已成型，无需二次加工，只要对每个叶片形工件的半成品的内弧面和外弧面进行铣加工即可，这样不但大大减少了每个叶片形工件的加工工序、缩短了加工时间、保证了叶片形工件的叶顶以及叶根形状的一致性，还提高了材料的利用率。使用本发明的叶片形工件的加工方法，加工同样数量的叶片形工件，能够减少70％的加工次数，材料的利用率能达到60％，甚至更高。本发明的专用工装结构简单，操作方便、装配容易。
附图说明
图1是叶片形工件的主视图，图2是图1的左视图，图3是图2的A-A剖视图，图4是若干个叶片形工件安装在叶轮上之后形成的圆环的示意图，图5是圆环状毛胚经车削加工之后的形状示意图，图6是图5的B-B剖视图，图7是圆环状毛胚在数控线切割机上需要进行线切割的切割线的示意图，图8是经过线切割加工之后的单个毛胚的主视图，图9是图8的左视图，图10是图9的C-C剖视图，图11是圆环状毛胚在进行线切割时所需要的专用工装的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1至图10说明本实施方式，本实施方式的叶片形工件的加工步骤为：
一、用车床对圆环状毛胚进行车削加工，先后在圆盘状毛胚的两个平面对叶片形工件的各个侧面进行车削加工，加工出叶片形工件的第一平面1、第二平面2、第四平面4、第一凹槽5、第六平面6、第七平面7、第十二平面12、第十平面10、第二凹槽9、第八平面8。
该步骤中所述的圆环状毛胚，是根据若干叶片形工件安装在叶轮上之后形成的圆环的形状制作的。图1至图3是叶片形工件的结构示意图，当叶轮上装满叶片形工件之后，形状如图4所示，某个叶片形工件的第十三平面13和第十四平面14分别与其相邻的叶片形工件的第十五平面15和第十六平面16紧紧贴在一起，所有装在叶轮上的叶片形工件形成一个圆环状的整体，本发明根据所述圆环状的整体制作相应的圆环状的毛胚，使用所述圆环状毛胚进行叶片形工件的加工时，一个毛胚可以加工出多个叶片形工件，不但可以减少加工次数，提高材料的利用率，还能够保证所加工的叶片形工件外形的一致性。
首先对圆环状毛胚的一个平面进行加工，先后车出叶顶的第一平面1、叶顶的第二平面2、叶根的第四平面4、第一凹槽5、第六平面6和第七平面7，然后在圆环状毛胚的对称平面上对称加工叶顶的第十二平面12、叶根的第十平面10、第二凹槽9和第八平面8。
此时，所有需要加工的叶片形工件的侧面的形状都已经加工完成，并且所有叶片形工件的叶根、叶顶的侧面外形的一致性非常好。
二、将加工后的圆环状毛胚固定在专用工装上，用数控线切割机沿相邻两个叶片形工件相交处的平面进行切割，加工出单个叶片形工件的半成品。
由于线切割技术的高精度、切缝小的特点，加工的精度能够达到0.01mm，切缝只有0.20mm，完全能够满足叶片形工件的加工精度要求。
三、将单个叶片形工件的半成品逐个在铣床上铣出内弧面11和外弧面3。
使用本方法进行叶片形工件的加工，以加工80个叶片形工件为例：
采用传统的加工方法：每个叶片的叶顶、叶根的各个平面和内弧、外弧共需要进行6次车削加工和5次铣加工，加工80个叶片形工件共需要880次的加工。
采用本发明的加工方法，选择能够加工80个叶片形工件的圆环状毛胚，首先对所有叶片形工件的页顶、叶根的各个侧面进行12次的车削加工，然后在数控线切割机床上进行80次的数控线切割加工，最后在铣床上进行160次的铣加工，共需要252次的加工。从加工次数看，就节省了628次的加工次数，即节省了70％的加工次数，进而减少了加工时间。
与传统的加工方法相比，传统的加工方法中，需要多种专用工具、专用铣刀进行加工，而本发明的加工方法，只需要一个专用工装即可，减少了加工时需要的特殊工装的种类。
由于本发明采用的环形毛胚是根据叶片装配后的整体形状制作的，在加工过程中的线切割工序中，不产生废料，只在车削加工和铣加工的过程中产生废料，大大提高了材料的利用率，材料利用率能达到60％以上。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的区别在于，在步骤三之后，增加了步骤四，步骤四是：对铣出的内弧面11和外弧面3进行抛光。
具体实施方式三：参见图11。本发明的叶片形工件加工专用工装由基座20、传动轴22、若干轴承23、轴套24、安装盘25以及定位销27组成，所述基座20是专用工装的固定支架，在基座20的安装加工工件的侧面20-1上开有定位孔28，定位孔28能够与定位销27间隙配合，所述传动轴22的一端固定连接在安装盘25的中心位置，所述若干轴承23固定在传动轴22与轴套24之间，所述安装盘25是截面为“凸”型的圆环，安装盘25中间的凸起部分25-1能够与待加工的圆环状毛胚30间隙配合。
在进行线切割加工之前，先根据圆环状毛胚所能加工出的叶片形工件的数量，在安装盘25的底面25-2上加工若干分度孔29，所述分度孔29能够与定位销27间隙配合；然后将安装盘25固定安装在传动轴22上，圆环状毛胚固定在安装盘25上，将定位销27的一端插入基座20的定位孔28内，定位销27的另一端插入安装盘25的分度孔29中，使用线切割机对圆环状毛胚的一条切割线进行切割，切割完毕后，将定位销27取出，旋转安装盘25，使安装盘25上相邻的分度孔29与基座20上的定位孔28对应，然后将定位销27的一端插入基座20上的定位孔28中，定位销27的另一端插入分度孔29中，对下一条切割线进行切割，切割完成后，一个叶片形工件的半成品就加工完成了，以此类推，直到切割完所有的叶片形工件。
专用工装的结构简单，安装、操作方便。

Claims (4)

1、一种叶片形工件的加工方法，其特征在于它的加工步骤为；
一、将圆环状毛胚用车床进行车削加工，先后在圆盘状毛胚的两个平面对叶片形工件的各个侧面进行车削加工，加工出叶片形工件的第一平面(1)、第二平面(2)、第四平面(4)、第一凹槽(5)、第六平面(6)、第七平面(7)、第十二平面(12)、第十平面(10)、第二凹槽(9)、第八平面(8)；
二、将加工后的圆环状毛胚固定在专用工装上，用数控线切割机沿相邻两个叶片形工件相交处的平面进行切割，加工出单个叶片形工件的半成品；
三、将单个叶片形工件的半成品逐个在铣床上铣出内弧面(11)和外弧面(3)。
2、根据权利要求1所述的叶片形工件的加工方法，其特征在于所述的圆环状毛胚是根据若干个叶片形工件安装在叶轮上之后所形成的圆环形状制作的。
3、根据权利要求1所述的叶片形工件的加工方法，其特征在于还包括步骤四，步骤四是：对铣出的内弧面(11)和外弧面(3)进行抛光。
4、一种叶片形工件的加工专用工装，其特征在于它是由基座(20)、传动轴(22)、若干轴承(23)、轴套(24)、安装盘(25)以及定位销(27)组成，所述基座(20)是专用工装的固定支架，在基座(20)的安装加工工件的侧面(20-1)上开有定位孔(28)，定位孔(28)能够与定位销(27)间隙配合，所述传动轴(22)的一端固定连接在安装盘(25)的中心位置，所述若干轴承(23)固定在传动轴(22)与轴套(24)之间，所述安装盘(25)是截面为“凸”型的圆环，安装盘(25)中间的凸起部分(25-1)能够与待加工的圆环状毛胚(30)间隙配合。
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