汽轮机转子中T型叶根槽的加工工艺方法及刀具设计

王 郝

（江苏安全技术职业学院，徐州 212011）

汽轮机转子中T型叶根槽的加工工艺方法及刀具设计

王 郝

（江苏安全技术职业学院，徐州 212011）

以一种典型的T型叶根槽型线为研究对象，研究分析T型叶根槽的结构特征，同时对T型叶根槽的加工方法进行总结，提出加工叶根槽过程中的注意问题，最后针对难点横槽加工，说明弯头车刀的设计过程，以期为加工类似相关产品起到参考和借鉴作用。

T型叶根槽 弯头车刀 加工工艺

引言

汽轮机转子是汽轮机发电机组的核心部件。汽轮机转子工作时做高速旋转，不仅要承受动叶片所产生的离心力，更要承受动应力。因而，通常图纸对叶根槽加工后的尺寸公差、行位公差和表面粗糙度要求极为严格，叶根槽的加工是转子加工的重点。本文以汽轮机转子中的T型叶根槽为例，介绍其加工工艺方法及横槽弯头刀的设计。

1 T型叶根槽

T型叶根槽是最常见的一种叶根槽形式，具有结构简单、加工方便的优点。因其所承应力较小，一般用于汽轮机转子高压部分。而其加工在精车序，由数控转子卧车完成。

下面以最简单的一种型线为例，说明T型叶根槽的加工方法，如图1所示。

图1 T型叶根槽

1.1 加工步骤

（1）对刀并车准直槽基准面，用千分尺测量。保证直槽车刀最大宽度比叶根槽宽度小0.4mm。

（2）割准直槽宽度。

（3）用宽度塞规测量直槽宽度。

（4）用直槽车刀切准叶根槽深度。

（5）用深度卡板测量叶根槽深度。

（6）用弯头车刀切割弯槽深度。

（7）用弯槽深度卡板测量弯槽深度。

（8）用弯头车刀车准弯槽肩格。

（9）用弯槽肩格卡板测量弯槽肩格。

（10）重复4～9步，车准另一侧弯槽，并接平槽底。

（11）用内倒角刀对直槽两侧45°内倒角进行倒角。

（12）用外倒角刀对直槽两侧45°外倒角进行倒角。

（13）用半型线样板检验叶根槽。

1.2 刀具和检验系统

直槽车刀、弯头车刀（左、右两种）、倒角刀（内、外两种）、宽度塞规、深度卡板、弯槽深度卡板、弯槽肩格卡板、半型线样板。

1.3 注意事项

粗割叶根槽时选用弓形割刀，弧度高，吃刀深，切削速度较高。叶根槽加工时打反转，易于切屑和排屑。一是防止刮伤叶根槽，二是可以消除热变形对刀具和尺寸的影响。设计上有叶根槽与叶根两肩贴合面高低位置度不大于0.02的要求（图中18−0.01）。为此，设计了渐近样板进行控制，

−0.04即设计18−0.01、18−0.02两种公差的样板，加工中进行检查和修正，

−0.03−0.04以保证两肩膀的高低位置度在公差范围内。

2 弯头车刀的设计

由图1可以看出，轮槽型线的加工难点在T型槽的横槽和叶片定位面。它们的尺寸精度要求较高，且型线尺寸较大，给加工刀具提出了更高的要求。因此，车削T型槽横槽的弯头车刀设计是保证轮槽加工质量的关键要素。下面专门针对弯头车刀的设计与制造进行探讨。

2.1 刀具材料的选择

目前，汽轮机转子的材料通常选用30Cr2Ni4MoV，强度高，且这种材料的韧性和粘性也较大，因而要求弯头车刀的切削抗力非常大。综上分析，刀具材料选用综合性能达到含钴高速钢M42水平的白钢刀。它具有很高的红硬性（HRC64-66)和耐模磨性，切削速度快，剪边锋利，高韧性，耐冲击的优良性能，抗弯强度，且冲击韧性与普通高速钢在同一水平上。

2.2 刀具前角与后角的确定

如图2所示，设计弯头车刀时，上面已分析切削抗力很大。同时，考虑到车刀与转子在加工过程中可能会发生干涉，所以取相对较大的内外侧两后角，后角内侧为10°，外侧为4°，同时保证两后角粗糙度为Ra1.6左右；柄部与刃部连接处R3圆角，刃口与刃部必须要足够厚，保证车刀在加工过程中有足够的刚性。此外，应注意控制相关尺寸。

2.3 刀具的制造要点

制造弯头车刀时，关键是保证弯头车刀的内外侧两后角。后角由线切割加工，一次完成。同时，刀刃口及刃部15°倒角处均通过刃磨完成。

图2 弯头车刀工程图

3 结语

本文通过归纳T型叶根槽加工方法及对车削T型叶根横槽的弯头车刀进行设计。通过企业加工试制，加工的零件已完全达到相关精度要求。通过不断探索、分析和改进，解决了部分加工难题，为今后此类型线图形的加工提供了宝贵经验和数据资料。

[1]杨建明.数控加工工艺与编程[M].北京：北京理工大学出版社，2014.

[2]高晓丁.机械设计基础[M].北京：中国纺织出版社，2014.

The Processing Method and Tool Design for T-type’s Blade Root Slot in Turbine Rotor

WANG Hao
(Department of Electrical Engineering, Jiangsu College of Safety Technology, Xuzhou 221011)

In a typical line of T-groove blade root for the study, then research and analysis of T-slot blade root structure. At the same time, to summarize the T-slot blade root processing methods, Put up attention problems in the process. At last, illustrates the design process of bent lathe tool.

T-slot blade root, bent lathe tool, processing