CN109623293B - 一种燃气轮机叶片的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种燃气轮机叶片的加工方法，该加工方法包括毛坯料处理、基准工艺头的加工、叶片的粗加工、叶片半精加工、叶片精加工、基准工艺头切割及喷涂；本发明利用钻头贯穿叶片叶根在基准工艺头端面钻设装夹孔，能够在整个加工过程中便于对叶片进行装夹定位，且安装与拆卸较为便捷，提高了燃气轮机叶片加工效率，通过对装夹孔内侧进行精加工，确保装夹孔内侧螺纹的精准度，便于叶片成品的后期安装，且精度较高，通过对叶片进行三次半精加工，能够减少后期精加工的难度，同时通过喷涂处理，能够提升叶片的防腐耐高温性能；整个加工过程控制严密，加工工序完善，加工操作简单，有效保证产品质量，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于叶片加工技术领域，更具体的是一种燃气轮机叶片的加工方法。
背景技术
燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机结构最简单，而且最能体现出燃气轮机所特有的体积小、重量轻、启动快、少用或不用冷却水等一系列优点，燃气轮机叶片是燃气轮机的重要部件，因为燃烧柴油或天然气的内燃机，是用燃料与空气混合燃烧后产生的气体推动叶片做功，为克服现有燃气轮机叶片喷头冷却孔从叶尖到轮毂直线排列造成的各个孔处压力不均及旋流不均的缺点，冷却孔被设计成适应燃烧器旋流器的旋转方向的排列形式；燃气轮机叶片的叶根与叶冠均属于“Z”形装配冠，其汽道型线为变截面型线，内外环均为圆弧面，结构复杂，加工工序多，加工难度大，且燃气轮机叶片结构复杂，不管是尺寸精度，还是装配间隙都比蒸汽轮机叶片要求高，在保证产品设计要求及装配质量的前提下，如何使加工过程控制严密，加工工序完善，加工操作简单，有效保证产品质量，提高生产效率等问题，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种燃气轮机叶片的加工方法，利用钻头贯穿叶片叶根在基准工艺头端面钻设装夹孔，能够便于整个加工过程中对叶片进行装夹定位，且安装与拆卸较为便捷，提高了燃气轮机叶片加工效率，且在基准工艺头切割后，选用半径为3mm的燕尾槽铣刀对装夹孔内侧进行精加工，确保装夹孔内侧螺纹的精准度，便于叶片成品的后期安装，且精度较高；通过选用半径为6mm、4mm、2.8mm的牛鼻刀对叶片进行三次半精加工，且三次半精加工的转速依次递减，进给速度依次递减，切削深度依次递减，通过不断对叶片进行半精加工，能够减少后期精加工的难度，同时通过喷涂处理，能够提升叶片的防腐耐高温性能；整个加工过程控制严密，加工工序完善，加工操作简单，有效保证产品质量，提高生产效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种燃气轮机叶片的加工方法，该加工方法包括毛坯料处理、基准工艺头的加工、叶片的粗加工、叶片半精加工、叶片精加工、基准工艺头切割及喷涂，具体步骤如下：
步骤一、毛坯料处理：选取各尺寸均大于叶片标准尺寸的毛坯料，将毛坯料安装到打磨工位上，利用800目的砂带对毛坯料进行粗磨形成叶片坯形，预留余量为1-3mm，并采用线切割方式去除上下轴颈两端余量，形成基准工艺头；
步骤二、基准工艺头的加工：采用数控车床精车床对上下轴颈及圆台进行定位，并采用铣刀对上下轴颈及圆台进行切削加工，保证轴颈尺寸公差及圆台表面粗糙度，圆台预留余量为0.4mm，配做轴颈套，同时利用钻头贯穿叶片叶根在基准工艺头端面钻设装夹孔，并进行装夹定位；
步骤三、叶片的粗加工：选用切削角半径为4mm刀片的铣刀，对叶片进行切削粗加工，并选用外圆角半径为4mm的圆刀片牛鼻刀对叶片汽道部分进行切削粗加工，控制其转速为1600r/min，进给速度为400mm/min，切削深度为1.2-1.8mm；
步骤四、叶片半精加工：选用不同规格的外圆角半径牛鼻刀对叶片进行三次半精加工；
步骤五、叶片精加工：利用步骤二配做的轴颈套进行装夹，分四次对叶片进行精加工，第一次对叶片汽道部分进行精加工，选用外圆半径为1.4mm的球头铣刀，第二次对叶片叶根进行精加工，选用半径为1.2mm的球头铣刀，第三次对叶片叶冠进行精加工，选用外圆半径为1.2mm的圆刀片的铣刀，第四次对汽道部分进行再次精加工，选用外圆半径为0.8mm的球头铣刀，上述精加工过程均采用螺旋切削方式进刀；
步骤六、基准工艺头切割：采用线切割方式去掉上下轴颈，以装夹孔作为定位基准，选用盘铣刀对切割部分进行精加工，盘铣刀上安装有外圆半径为1.4mm的波纹刀片，控制其转速为1800r/min，进给速度为750mm/min，切削深度为0.1-0.25mm，切削宽度为2-6mm；并选用半径为3mm的燕尾槽铣刀对装夹孔内侧进行精加工，控制其转速为1650r/min，进给速度为400mm/min，切削深度为0.5-0.8mm；
步骤七、喷涂：利用装夹孔对叶片进行重新装夹定位，并利用喷涂设备对叶片各部分进行喷涂。
作为本发明进一步的方案：所述步骤二中采用切削半径为2mm刀片的铣刀对上下轴颈进行切削加工，控制其转速为3200r/min，进给速度为700mm/min，切削深度为0.2-0.35mm；采用切削半径为1.4mm刀片的铣刀对圆台进行切削加工，控制其转速为3200r/min，进给速度为750mm/min，切削深度为0.15-0.25mm。
作为本发明进一步的方案：所述步骤三中对叶片进行切削粗加工包括两部分，具体步骤如下：
S1、对叶片叶根粗加工：选用切削角半径为4mm刀片的铣刀，对叶片叶根进行粗加工，控制其转速为3000r/min，进给速度为860mm/min，切削深度为0.6-1.4mm；
S2、对叶片叶冠粗加工：选用切削角半径为4mm刀片的铣刀，对叶片叶冠进行粗加工，控制其转速为3200r/min，进给速度为840mm/min，切削深度为0.8-1.2mm。
作为本发明进一步的方案：所述步骤四中利用牛鼻刀对叶片进行三次半精加工的具体步骤如下：
S1、选用半径为3.6mm的牛鼻刀对叶片进行第一次半精加工，控制其转速为3900r/min，进给速度为3000mm/min，切削深度为0.8-1.2mm；
S2、选用半径为2mm的牛鼻刀对叶片进行第二次半精加工，控制其转速为3400r/min，进给速度为2400mm/min，切削深度为0.4-0.6mm；
S3、选用半径为2.8mm的牛鼻刀对叶片进行第三次半精加工，控制其转速为2400r/min，进给速度为1800mm/min，切削深度为0.2-0.45mm；
其中，步骤S1、S2及S3中对叶片的半精加工均包括两部分：对叶片叶根的半精加工及叶片叶冠的半精加工。
作为本发明进一步的方案：所述步骤五中第一次对叶片汽道部分进行精加工，其球头铣刀转速为2800r/min，进给速度为2400mm/min，切削深度为0.4-0.8mm，第二次对叶片叶根进行精加工，其球头铣刀转速为2400r/min，进给速度为1800mm/min，切削深度为0.1-0.3mm，第三次对叶片叶冠进行精加工，圆刀铣刀转速为2400r/min，进给速度为2000mm/min，切削深度为0.1-0.3mm，第四次对汽道部分进行再次精加工，其球头铣刀转速为2000r/min，进给速度为1600mm/min，切削深度为0.2-0.35mm。
作为本发明进一步的方案：所述步骤七中采用真空等离子喷涂方式对叶片进行喷涂，喷涂原料采用防腐耐高温涂料。
本发明的有益效果：
1、在该燃气轮机叶片的加工方法步骤二中利用钻头贯穿叶片叶根在基准工艺头端面钻设装夹孔，能够便于整个加工过程中对叶片进行装夹定位，且安装与拆卸较为便捷，提高了燃气轮机叶片加工效率，且在基准工艺头切割后，选用半径为3mm的燕尾槽铣刀对装夹孔内侧进行精加工，确保装夹孔内侧螺纹的精准度，便于叶片成品的后期安装，且精度较高。
2、通过选用半径为6mm、4mm、2.8mm的牛鼻刀对叶片进行三次半精加工，且三次半精加工的转速依次递减，进给速度依次递减，切削深度依次递减，通过不断对叶片进行半精加工，能够确保叶片精度，减少后期精加工的难度，同时通过喷涂处理，能够提升叶片的防腐耐高温性能。
3、整个加工过程控制严密，加工工序完善，加工操作简单，有效保证产品质量，提高生产效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种燃气轮机叶片的加工方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种燃气轮机叶片的加工方法，该加工方法包括毛坯料处理、基准工艺头的加工、叶片的粗加工、叶片半精加工、叶片精加工、基准工艺头切割及喷涂，具体步骤如下：
步骤一、毛坯料处理：选取各尺寸均大于叶片标准尺寸的毛坯料，将毛坯料安装到打磨工位上，利用800目的砂带对毛坯料进行粗磨形成叶片坯形，预留余量为1-3mm，并采用线切割方式去除上下轴颈两端余量，形成基准工艺头；
步骤二、基准工艺头的加工：采用数控车床精车床对上下轴颈及圆台进行定位，并采用铣刀对上下轴颈及圆台进行切削加工，保证轴颈尺寸公差及圆台表面粗糙度，圆台预留余量为0.4mm，配做轴颈套，同时利用钻头贯穿叶片叶根在基准工艺头端面钻设装夹孔，并进行装夹定位；
步骤三、叶片的粗加工：选用切削角半径为4mm刀片的铣刀，对叶片进行切削粗加工，并选用外圆角半径为4mm的圆刀片牛鼻刀对叶片汽道部分进行切削粗加工，控制其转速为1600r/min，进给速度为400mm/min，切削深度为1.2-1.8mm；
步骤四、叶片半精加工：选用不同规格的外圆角半径牛鼻刀对叶片进行三次半精加工；
步骤五、叶片精加工：利用步骤二配做的轴颈套进行装夹，分四次对叶片进行精加工，第一次对叶片汽道部分进行精加工，选用外圆半径为1.4mm的球头铣刀，第二次对叶片叶根进行精加工，选用半径为1.2mm的球头铣刀，第三次对叶片叶冠进行精加工，选用外圆半径为1.2mm的圆刀片的铣刀，第四次对汽道部分进行再次精加工，选用外圆半径为0.8mm的球头铣刀，上述精加工过程均采用螺旋切削方式进刀；
步骤六、基准工艺头切割：采用线切割方式去掉上下轴颈，以装夹孔作为定位基准，选用盘铣刀对切割部分进行精加工，盘铣刀上安装有外圆半径为1.4mm的波纹刀片，控制其转速为1800r/min，进给速度为750mm/min，切削深度为0.1-0.25mm，切削宽度为2-6mm；并选用半径为3mm的燕尾槽铣刀对装夹孔内侧进行精加工，控制其转速为1650r/min，进给速度为400mm/min，切削深度为0.5-0.8mm；
步骤七、喷涂：利用装夹孔对叶片进行重新装夹定位，并利用喷涂设备对叶片各部分进行喷涂。
所述步骤二中采用切削半径为2mm刀片的铣刀对上下轴颈进行切削加工，控制其转速为3200r/min，进给速度为700mm/min，切削深度为0.2-0.35mm；采用切削半径为1.4mm刀片的铣刀对圆台进行切削加工，控制其转速为3200r/min，进给速度为750mm/min，切削深度为0.15-0.25mm。
所述步骤三中对叶片进行切削粗加工包括两部分，具体步骤如下：
S1、对叶片叶根粗加工：选用切削角半径为4mm刀片的铣刀，对叶片叶根进行粗加工，控制其转速为3000r/min，进给速度为860mm/min，切削深度为0.6-1.4mm；
S2、对叶片叶冠粗加工：选用切削角半径为4mm刀片的铣刀，对叶片叶冠进行粗加工，控制其转速为3200r/min，进给速度为840mm/min，切削深度为0.8-1.2mm。
所述步骤四中利用牛鼻刀对叶片进行三次半精加工的具体步骤如下：
S1、选用半径为3.6mm的牛鼻刀对叶片进行第一次半精加工，控制其转速为3900r/min，进给速度为3000mm/min，切削深度为0.8-1.2mm；
S2、选用半径为2mm的牛鼻刀对叶片进行第二次半精加工，控制其转速为3400r/min，进给速度为2400mm/min，切削深度为0.4-0.6mm；
S3、选用半径为2.8mm的牛鼻刀对叶片进行第三次半精加工，控制其转速为2400r/min，进给速度为1800mm/min，切削深度为0.2-0.45mm；
其中，步骤S1、S2及S3中对叶片的半精加工均包括两部分：对叶片叶根的半精加工及叶片叶冠的半精加工。
所述步骤五中第一次对叶片汽道部分进行精加工，其球头铣刀转速为2800r/min，进给速度为2400mm/min，切削深度为0.4-0.8mm，第二次对叶片叶根进行精加工，其球头铣刀转速为2400r/min，进给速度为1800mm/min，切削深度为0.1-0.3mm，第三次对叶片叶冠进行精加工，圆刀铣刀转速为2400r/min，进给速度为2000mm/min，切削深度为0.1-0.3mm，第四次对汽道部分进行再次精加工，其球头铣刀转速为2000r/min，进给速度为1600mm/min，切削深度为0.2-0.35mm。
所述步骤七中采用真空等离子喷涂方式对叶片进行喷涂，喷涂原料采用防腐耐高温涂料。
本发明的有益效果：在该燃气轮机叶片的加工方法步骤二中利用钻头贯穿叶片叶根在基准工艺头端面钻设装夹孔，能够便于整个加工过程中对叶片进行装夹定位，且安装与拆卸较为便捷，提高了燃气轮机叶片加工效率，且在基准工艺头切割后，选用半径为3mm的燕尾槽铣刀对装夹孔内侧进行精加工，确保装夹孔内侧螺纹的精准度，便于叶片成品的后期安装，且精度较高；通过选用半径为6mm、4mm、2.8mm的牛鼻刀对叶片进行三次半精加工，且三次半精加工的转速依次递减，进给速度依次递减，切削深度依次递减，通过不断对叶片进行半精加工，能够减少后期精加工的难度，同时通过喷涂处理，能够提升叶片的防腐耐高温性能；整个加工过程控制严密，加工工序完善，加工操作简单，有效保证产品质量，提高生产效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种燃气轮机叶片的加工方法，其特征在于，该加工方法包括毛坯料处理、基准工艺头的加工、叶片的粗加工、叶片半精加工、叶片精加工、基准工艺头切割及喷涂，具体步骤如下：
步骤一、毛坯料处理：选取各尺寸均大于叶片标准尺寸的毛坯料，将毛坯料安装到打磨工位上，利用800目的砂带对毛坯料进行粗磨形成叶片坯形，预留余量为1-3mm，并采用线切割方式去除上下轴颈两端余量，形成基准工艺头；
步骤二、基准工艺头的加工：采用数控车床精车床对上下轴颈及圆台进行定位，并采用铣刀对上下轴颈及圆台进行切削加工，保证轴颈尺寸公差及圆台表面粗糙度，圆台预留余量为0.4mm，配做轴颈套，同时利用钻头贯穿叶片叶根在基准工艺头端面钻设装夹孔，并进行装夹定位；所述步骤二中采用切削半径为2mm刀片的铣刀对上下轴颈进行切削加工，控制其转速为3200r/min，进给速度为700mm/min，切削深度为0.2-0.35mm；采用切削半径为1.4mm刀片的铣刀对圆台进行切削加工，控制其转速为3200r/min，进给速度为750mm/min，切削深度为0.15-0.25mm；
步骤三、叶片的粗加工：选用切削角半径为4mm刀片的铣刀，对叶片进行切削粗加工，并选用外圆角半径为4mm的圆刀片牛鼻刀对叶片汽道部分进行切削粗加工，控制其转速为1600r/min，进给速度为400mm/min，切削深度为1.2-1.8mm；所述步骤三中对叶片进行切削粗加工包括两部分，具体步骤如下：
S1、对叶片叶根粗加工：选用切削角半径为4mm刀片的铣刀，对叶片叶根进行粗加工，控制其转速为3000r/min，进给速度为860mm/min，切削深度为0.6-1.4mm；
S2、对叶片叶冠粗加工：选用切削角半径为4mm刀片的铣刀，对叶片叶冠进行粗加工，控制其转速为3200r/min，进给速度为840mm/min，切削深度为0.8-1.2mm；
步骤四、叶片半精加工：选用不同规格的外圆角半径牛鼻刀对叶片进行三次半精加工；
步骤五、叶片精加工：利用步骤二配做的轴颈套进行装夹，分四次对叶片进行精加工，第一次对叶片汽道部分进行精加工，选用外圆半径为1.4mm的球头铣刀，第二次对叶片叶根进行精加工，选用半径为1.2mm的球头铣刀，第三次对叶片叶冠进行精加工，选用外圆半径为1.2mm的圆刀片的铣刀，第四次对汽道部分进行再次精加工，选用外圆半径为0.8mm的球头铣刀，上述精加工过程均采用螺旋切削方式进刀；所述步骤五中第一次对叶片汽道部分进行精加工，其球头铣刀转速为2800r/min，进给速度为2400mm/min，切削深度为0.4-0.8mm，第二次对叶片叶根进行精加工，其球头铣刀转速为2400r/min，进给速度为1800mm/min，切削深度为0.1-0.3mm，第三次对叶片叶冠进行精加工，圆刀铣刀转速为2400r/min，进给速度为2000mm/min，切削深度为0.1-0.3mm，第四次对汽道部分进行再次精加工，其球头铣刀转速为2000r/min，进给速度为1600mm/min，切削深度为0.2-0.35mm；
步骤六、基准工艺头切割：采用线切割方式去掉上下轴颈，以装夹孔作为定位基准，选用盘铣刀对切割部分进行精加工，盘铣刀上安装有外圆半径为1.4mm的波纹刀片，控制其转速为1800r/min，进给速度为750mm/min，切削深度为0.1-0.25mm，切削宽度为1.2-1.6mm；并选用半径为3mm的燕尾槽铣刀对装夹孔内侧进行精加工，控制其转速为1650r/min，进给速度为400mm/min，切削深度为0.5-0.8mm；
步骤七、喷涂：利用装夹孔对叶片进行重新装夹定位，并利用喷涂设备对叶片各部分进行喷涂。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机叶片的加工方法,其特征在于，所述步骤四中利用牛鼻刀对叶片进行三次半精加工的具体步骤如下：
S1、选用半径为3.6mm的牛鼻刀对叶片进行第一次半精加工，控制其转速为3900r/min，进给速度为3000mm/min，切削深度为0.8-1.2mm；
S2、选用半径为2mm的牛鼻刀对叶片进行第二次半精加工，控制其转速为3400r/min，进给速度为2400mm/min，切削深度为0.4-0.6mm；
S3、选用半径为2.8mm的牛鼻刀对叶片进行第三次半精加工，控制其转速为2400r/min，进给速度为1800mm/min，切削深度为0.2-0.45mm；
其中，步骤S1、S2及S3中对叶片的半精加工均包括两部分：对叶片叶根的半精加工及叶片叶冠的半精加工。
3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机叶片的加工方法,其特征在于，所述步骤七中采用真空等离子喷涂方式对叶片进行喷涂，喷涂原料采用防腐耐高温涂料。
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