CN2049574U - 汽轮机大叶片三定位孔通用钻床 - Google Patents

Abstract

一种加工汽轮机末级大叶片三定位孔的通用钻床，它有上、下两个钻削头，其间的距离可以自由调整。下钻削头上装有两把刀具，其径向距离可以在保持传动关系的情况下自由调整，其平面角度也可以调整以适应叶片扭转角α不同的需要。本实用新型可以加工从665毫米到1500毫米的各种汽轮机大叶片的三定位孔，加工精度高于规定精度，加工效率高、成本低，能节省大量工装设备制造费用，缩短上新叶片的研制周期。

Description

本实用新型属于机械加工设备，用于加工各种汽轮机大叶片上的三个高精度工艺定位孔。

目前火力发电机组的容量不断向大型发展，由过去的10万瓩发展到60万瓩，予计近10年内将达到120万瓩。机组的关键零件——汽轮机末级大叶片的长度已由过去的665毫米发展到869毫米，到2000年，大叶片的长度将达到1500毫米。大叶片的毛坯由精锻制成，在加工叶片型面及榫头时都需要借助三个定位孔做工艺基准，其中一个孔位于叶尖部，两个孔位于叶根部（参见图1）。作为定位基准的三孔的位置精度将直接决定叶片加工后的偏移和扭角误差，进而直接影响汽轮机整机性能指标，因此对其加工精度有很高的要求。技术条件要求三定位孔位移度0.05毫米，轴线平行度0.05毫米，三点共面允差0.05毫米。由于每一种叶片的长度、定位孔距和扭转角α不同，同一种叶片又分成左旋和右旋两种，其扭转角α相差180°，要保证定位孔精度十分困难。目前国内加工三定位孔的办法有两种，一种是针对每一种叶片制造专用工装在钻床上加工，如无锡叶片厂、德阳第二重型机械厂就是针对每种叶片制造左旋、右旋两个钻模架，把叶片毛坯装在其中，用吊车将重达一吨的钻模架吊到大型摇臂钻床上先钻一端的定位孔，然后将钻模架翻转180°后再钻另一端的定位孔。第二种办法是针对每种叶片制造左、右两台三头钻床，每台钻床有上、下两个钻削头，配置在被加工叶片的两端，上钻削头安装一把刀具加工叶尖部的一个定位孔，下钻削头安装两把刀具加工叶根部的两个定位孔，钻头的位置按定位孔的位置固定。这种设备不需把叶片翻转180°即可加工出三定位孔，哈尔滨汽轮机厂就采用这种办法。上述两种加工设备均存在严重缺点，其一是对不同种类的叶片没有通用性，每一种叶片至少需要两套专用设备，不同的叶片要各自不同的设备，因此设备投资大，生产成本高；其二是加工精度低，采用钻模架加工的实际精度比规定精度低4～6倍；其三是生产效率低，上新叶片时研制周期长。国外对生产汽轮机大叶片，特别是叶片三定位孔的加工严格保密，因此如何解决大叶片三定位孔的高精度、高效率的通用加工设备的设计制造是长期以来困扰我国汽轮机叶片生产行业的难题。

本实用新型的目的是提供一种汽轮机大叶片三定位孔加工的通用钻床，它能按照被加工的大叶片定位孔的要求快速调整加工刀具的位置，使之与被加工孔位精确对应，高精度、高效率地加工各种大叶片的三定位孔，实现一机多用，保证加工精度，提高生产效率，降低加工成本。

下面对照附图给出的实施例对本实用新型的技术方案、结构特征和优点进行详细说明。

图1是汽轮机大叶片三定位孔示意图。

图2是本实用新型立体示意图。

图3是下钻削头俯视图。

图4是下钻削头剖视图。

图5是立柱横截面图。

要保证定位孔的加工精度，必须采用对叶片一次装夹同时加工三个孔的方案，在叶尖部和叶根部配置上、下两个钻削头。要实现加工不同叶片定位孔的通用性，必须解决加工刀具相对位置的快速调整问题，一是上下两个钻削头之间的距离调整以适应不同叶片长度的需要，二是下钻削头上两把刀具之间的距离调整以适应不同叶片两个下定位孔距不同的需要，三是下钻削头平面角度调整以适应不同叶片扭转角α不同的需要。针对上述要求，本实用新型采用如下的结构，参见图2，它包括一个内部装有驱动电机（2）的底座（1），叶片定位夹紧机构，加工叶片尖部一个定位孔的带驱动电机的上钻削头（6）、加工叶片根部两个定位孔的下钻削头（9），进给手轮（13）和电气控制开关（14），本实新型的特征之一是实现刀具上下调整位置的床身结构。在底座（1）上有一个由左右两根立柱（3），上下两块支撑板（5）、（11）组成的门式床身，立柱（3）相对的两个内表面互相平行构成平面导轨（4），每个导轨上有两条纵向贯通的T型槽（15）和一个矩形截面的导向槽（16）（参见图5），上钻削头支架（12）、夹具支架（7）、（8）和叶片型面样板支架（10）由T型槽（15）中的螺栓固定在导轨（4）上并可以沿导轨调整位置，随支架的位置调整，叶片定位夹紧机构和上钻削头（6）相对下钻削头（9）的距离就发生变化，以适应不同长度叶片的要求。本实用新型的特征之二是能够进行两把刀具径向距离无级调整和平面转角调整的下钻削头结构。参见图3图4，下钻削头（9）由壳体（17）盖板（19）、传动轴（20）、皮带轮（21）、主动齿轮（22）、两个介齿轮（23）、两根介轮轴（25）、两个从动齿轮（24）、两个带夹头的钻杆（28）、两个锥形圆盘（26）和两个角度导向块（27）组成。壳体（17）是下钻削头机件的安装连接体，它的上部有容纳传动齿轮的内腔，下部是一个沿中轴线伸展的圆管（18），插进下支撑板（11）的中心孔内，圆管（18）中段切有环形齿（29）与进给齿轮（30）啮合，使壳体（17）可以在平面内转动而不会与进给齿轮（30）    发生干涉或破坏传动关系。传动轴（20）通过轴承（31）支撑固定在圆管（18）内，其下端通过花键与皮带轮（21）滑动连接，其上端伸进壳体内腔与主动齿轮（22）键合。当壳体（17）转动时，带着两根钻杆（28）一起转动，当加工不同扭转角的叶片时，通过转动壳体（17）可以方便地进行刀具平面角度的调整。壳体（17）的内腔上面由一块盖板（19）封严，用螺钉将盖板（19）固定在壳体（17）上。盖板（19）上有两个锥形圆孔，两个锥形圆盘（26）分别放在其中，每个锥形圆盘上有一个偏心的钻杆安装孔，钻杆（28）穿过该孔与壳体内腔中的从动齿轮（24）键合。由于钻杆中心与锥形圆盘中心有偏心距，当锥形圆盘转动时，钻杆便以该偏心距为半径做圆周运动，这时两个钻杆之间的距离即在一定的范围内发生连续变化。锥形圆盘（26）的中心有介轮轴安装孔，介轮轴（25）穿过该孔后下端与壳体（17）固定，锥形圆盘可以绕介轮轴转动，介轮轴（25）上端有螺纹和压紧螺母，拧紧该螺母可以将锥形圆盘（26）压紧在锥形孔中。介齿轮（23）位于壳体内腔中，套在介轮轴（25）上同时与主动齿轮（22）和从动齿轮（24）啮合。在盖板（19）上固定着两块角度导向块（27），其一端伸进导轨（4）上的导向槽（16）内，它的作用是保证壳体（17）在向上进给的过程中平面角度不变。当被加工的叶片扭转角α与下钻削头上两钻杆的平面角度不相符合时，要先拆下角度导向块（27），然后转动壳体（17）使钻杆与定位孔相对应，再安装上合适的角度导向块将调整好的角度保持不变。下钻削头（9）的结构保证了两根钻杆（28）的间距以及平面角度能按不同叶片定位孔的要求快速准确地进行调整。

在批量加工时，为了更加方便可靠地调整钻杆（28）的中心距，在每个锥形圆盘（26）上设置一个定距销（32），其位置与钻杆相对锥形圆盘中心对称。在盖板（19）中心轴线上有一个定心销（33），由一块带有三个销孔的定距板（34）套在定距销（32）和定心销（33）上使其连在一起，此时锥形圆盘（26）被定位，钻杆（28）的中心距被确定。实际生产中，根据每种叶片根两个定位孔距（即所要求的钻杆（28）中心距）经简单运算即可求出定距板（34）上销孔的孔距，精确地加工出定距板就可以保证钻杆（28）中心距的精度。每种叶片都有一块专用的定距板，当被加工叶片变化时，只要更换相应的定距板就可进行加工。

两钻杆（28）中心距的调整范围主要决定于锥形圆盘（26）的大小，为增加调整范围就需要尽量增大锥盘（26）的外径，这样两锥盘边缘将十分接近盖板（19）中心，其间的距离很小，已没有足够的位置在盖板（19）中心安装定心销（33），这时可以在两根介轮轴（25）之间由压紧螺母固定一块定心板（35），把定心销（33）安装在定心板上，使其轴线与盖板中心轴线重合。

当钻杆（28）中心距调整时，不论在什么位置，从传动轴（20）到从动齿轮（24）的传动链总保持不变，这是由于当锥形圆盘（26）自转时，从动齿轮（24）成为绕介齿轮（23）转动的行星轮。为了避免从动齿轮（24）在转动时与主动齿轮（22）相碰，要求介齿轮（23）有足够的高度，其上部与从动齿轮（24）啮合，下部与主动齿轮（22）啮合，从动齿轮（24）可以从主动齿轮（22）上部自由通过。

使用本实用新型加工叶片三定位孔的操作步骤是，首先根据叶片的长度调整上钻削头支架（12），夹具支架（7）、（8）和叶片型面样板支架（10）的位置，然后插入叶片型面样板将叶片定位并由夹具将叶片夹紧，此时上钻削头的中心线正好与叶尖定位孔中心线重合。调整下钻削头（9）时先转动锥形圆盘（26），使相应的定距板（34）刚好套上定距销（32）和定心销（33），此时钻杆（28）的中心距正好等于叶根两定位孔距，然后转动壳体（17）调整平面角度，将相应的已计算好角度的导向块（27）安装好即可保证下钻削头的两把刀具中心与叶根定位孔中心对准。调整完毕后，按控制开关（14），上下钻削头同时启动，操纵手轮（13）使刀具进给即可同时完成三定位孔的加工。

本实用新型与目前加工汽轮机大叶片三定位孔的设备相比，主要优点是：

1、通用性强，下钻削头两钻杆中心距可在49.5～181.5毫米范围内无级调距，上下钻削头之间的调距范围为200～1850毫米，可以适用于目前各种大叶片定位孔的加工。

2、加工精度高，经本实用新型加工的叶片定位孔，其精度高于图纸规定精度，大大超过目前其他的加工设备。

3、经济效益高，由于一机多用，节省了大量工装制造费用，缩短了新叶片研制周期，降低了叶片生产成本，能大幅度提高使用单位的经济效益。

Claims (3)

1、一种用于加工汽轮机大叶片高精度三定位孔的通用钻床，包括一个内部装有驱动电机(2)的底座(1)、叶片定位夹紧机构、加工叶片尖部一个定位孔的带驱动电机的上钻削头(6)、加工叶片根部两个定位孔的下钻削头(9)、进给手轮(13)和电气控制开关(14)，其特征在于，

(1)、底座(1)上有一个由左右两根立柱(3)、上下两块支撑板(5)、(11)组成的门式床身，立柱(3)相对的两个内表面互相平行构成平面导轨(4)，每个导轨上有两条纵向贯通的T型槽(15)和一个矩形截面的导向槽(16)，上钻削头支架(12)、夹具支架(7)、(8)和叶片型面样板支架(10)由T型槽中的螺栓固定在导轨上并可以沿导轨调整位置，

(2)、下钻削头(9)由壳体(17)、盖板(19)、传动轴(20)、皮带轮(21)、主动齿轮(22)、两个介齿轮(23)、两根介轮轴(25)、两个从动齿轮(24)、两个带夹头的钻杆(28)、两个锥形圆盘(26)和两个角度导向块(27)组成，

(a)、壳体(17)的上部有容纳传动齿轮的内腔，其下部是一个沿壳体中轴线伸展的圆管(18)，插进下支撑板的中心孔内，圆管(18)上有环形齿(29)与进给齿轮(30)啮合，传动轴(20)通过轴承(31)支撑固定在圆管(18)内，其下端通过花键与皮带轮(21)滑动连接，其上端伸进壳体内腔与主动齿轮(22)键合，

(b)、盖板(19)由螺钉固定在壳体(17)上，将壳体内腔封严，盖板(19)上有两个锥形圆孔，两个锥形圆盘(26)分别放在其中，每个锥形圆盘上有一个偏心的钻杆安装孔，钻杆(28)穿过该孔与从动齿轮(24)键合，

(c)、锥形圆盘(26)的中心有介轮轴安装孔，介轮轴(25)穿过该孔后下端与壳体(17)固定，其上端有螺纹和压紧螺母，介齿轮(23)套在介轮轴(25)上同时与主动齿轮(22)和从动齿轮(24)啮合，

(d)、角度导向块(27)固定在盖板(19)上，一端伸进导轨(4)上的导向槽(16)内。

2、根据权利要求1所述的钻床，其特征在于，每个锥形圆盘上有一个定距销（32），盖板中心轴线上有一个定心销（33），由一块带有三个销孔的定距板（34）将两个定距销与定心销的间距固定。

3、根据权利要求2所述的钻床，其特征在于，在两根介轮轴（25）之间，由压紧螺母固定着一块定心板（35），定心销（33）安装在定心板上。

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