应用对刀仪编制检验程序对叶片加工控制的研究

2014-07-01付贵言王贵春

机械工程师 2014年5期

关键词：精加工柔性程序

付贵言，王贵春

（1.哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046；2.黑龙江省机械科学研究院，哈尔滨150040）

应用对刀仪编制检验程序对叶片加工控制的研究

付贵言1，王贵春2

（1.哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046；2.黑龙江省机械科学研究院，哈尔滨150040）

为了降低主轴精加工汽轮机叶片汽道高废品率，编制了一种利用对刀仪对大叶片进行判断的检验程序，从而保证了叶片加工质量，提高了企业技术经济效益。

大叶片；对刀仪；检验程序编制

0 引言

在大功率汽轮机的发展过程中，次末级别超大型叶片结构向两个方向发展：一个方向厚重，即叶片长的同时叶片汽道部位厚重，称之为刚性叶片；另一个方向纤柔，即叶片长的同时叶片汽道部位纤薄，称之为柔性叶片。这两种叶片加工中也存在着很大的不同：刚性叶片加工过程中基本不产生太大的变形，后续校形工作简单；而柔性叶片加工过程中会产生非常大的变形，后续校形工作复杂。即刚性叶片机械加工性能好，叶片废品率低，而柔性叶片机械加工性能不佳，加工废品率过高。

针对柔性叶片加工过程中变形量大、废品率高的问题，我们曾采取了多次热处理及多次校形等技术手段进行解决，但对热处理后的叶片进行精铣加工时，仍存在余量不均匀的现象。对于精加工余量不均匀引起的叶片报废率高的问题，技术部门先后拿出两个试验方案：一是根据余量不均匀程度，多次校形找正余量；二是根据不同余量编制相应的机加程序。经过对两个方案的试验比较，发现两个试验方案结合在一起的效果是目前柔性大叶片加工较好的一个加工方式。

1 叶片加工控制方式

柔性大叶片加工时，四轴数控机床粗铣后的大叶片需要进行热处理以去除部分机加应力，但热处理后将引起叶片的变形，这个变形在精加工之前需要进行校形，但由于精加工量比较小，经过粗铣、热处理及校形后的叶片在五轴（法拉利）数控机床精加工时，经常出现铣不出来完整的汽道型线导致叶片报废的现象，经统计，目前公司内因此而引起的报废率达到20%左右。

为保证大叶片的加工质量，降低五轴精加工汽道高报废率给公司造成的严重损失，需要采用一种控制手段：在叶片精加工前，利用对刀仪编制检验程序对五轴精加工前的大叶片进行测量，有效地保证大叶片的加工质量。

2 应用对刀仪编制检验程序

我们使用的对刀仪是硬质合金头的圆球形探针，内部有锂电池，当探针与工件相接触时，对刀仪的红灯便会亮起来，如果没有接触则不亮。针对这种对刀仪的特性，我们将对刀仪当成一把加工用的刀具，以对刀仪的圆球形探针的直径为准，进行了五轴的程序编制。

此次应用对刀仪编制的五轴叶片控制检验程序与正常机械加工大叶片的程序有所区别，首先利用对刀仪编制的五轴叶片控制检验程序要考虑到与叶片测量时的综合量具的档位一一对应（以便于校形时测量），沿汽道每一档位（高度位置）进行一圈的走刀；并且要考虑到对刀仪的探针可以相对大角度偏移，而不能大尺寸伸缩。我们在应用对刀仪编制的五轴叶片控制检验程序时，需要将加工刀具的前倾角设为70°，这样，可以使对刀仪与叶片毛坯接触时，只是左右及前后的偏移，而不是伸缩，以保护对刀仪，防止对刀仪受到撞击；此外，应用对刀仪编制的五轴叶片控制检验程序需要按汽道法向放量0.2 mm，以便于后序的机床数控加工系统中的刀具参数设置。

按上述方法编制出来的五轴数控加工程序就是一种利用对刀仪对大叶片的余量进行判断的检验程序。在实际应用中，我们首先按叶片毛坯的余量（一般是1.5～2 mm）对刀具的参数法向放量1 mm进行走刀，如果此时作为刀具的对刀仪一直处于红灯状态，那么说明汽道形线此档位的余量有1.2 mm，可以正常加工。如果有不亮的部位，我们可以将刀具参数进行调整，直至调整到0.5 mm余量。当达到0.5 mm余量时，红灯全亮，我们可以在五轴数控机床上进行正常加工，如果此时叶片汽道仍有不亮的部位，那么，我们则要将此叶片拆下来，进行相应的处理后再进行检测及加工。图1为应用对刀仪检验程序现场加工图。