CN110394610A - 一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法 - Google Patents

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郭海
刘金凤
蒲海龙
许立君
张义德
张静怡
师胜男
张楠
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Abstract

本发明涉及一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，将棒料进行加工，获得燃气轮机动力涡轮叶片的毛坯料；将毛坯料通过夹具固定在机床上，加工叶根工艺凸台和叶冠工艺凸台；以叶根工艺凸台和叶冠工艺凸台定位夹紧，加工榫头、第一伸根端面、叶根安装板、伸根凹槽、叶根安装板内表面、第二伸根端面、叶身型面、叶冠安装板内表面和叶冠安装板；加工叶冠安装板底面，完成燃气轮机动力涡轮叶片的加工。本发明通过叶根工艺凸台与叶冠工艺凸台定位夹紧，一次装夹加工完叶片叶根、叶身与叶冠，保证了叶片叶身型面偏移尺寸与扭转、叶根与叶冠的相对位置，提高了叶片的加工精度，缩短了加工周期。

Description

一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法
技术领域
本发明属于燃气轮机加工领域，具体涉及一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法。
背景技术
一种燃气轮机动力涡轮叶片的外形结构参见图1，它由榫头1、第一伸根端面2、叶根安装板3、伸根凹槽4、叶根安装板内表面5、第二伸根端面6、叶身型面7、叶冠安装板内表面8、叶冠安装板9和叶冠安装板底面10组成。榫头1、伸根、叶根安装板3、叶身和叶冠安装板9依次相连；叶片的榫头1为纵树型榫头，伸根上有伸根凹槽4，起减重作用；叶身型面7为样条线组成的空间复杂型面，叶冠安装板底面10带有3个肋板。
榫头1与伸根相连，伸根上有第一伸根端面2和第二伸根端面6，伸根靠近叶身型面7的一侧设置叶根安装板3，叶根安装板3通过叶根安装板内表面5与叶身型面7一端相连，叶身型面7另一端与叶冠安装板内表面8相连。
常见加工该类型叶片主要方法是精铸。其缺点是：
第一、零件叶身精铸而成，合格率低。
第二，以精铸而成的叶身为基准加工叶根与叶冠安装板，其叶身型面偏移与扭转、叶根与叶冠的相对位置无法保证。
第三、加工周期长。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，能够提高叶片加工合格率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
包括以下步骤：
步骤一：将棒料进行加工，获得燃气轮机动力涡轮叶片的毛坯料；燃气轮机动力涡轮叶片包括依次相连的榫头、伸根、叶根安装板、叶身和叶冠安装板，毛坯料相对榫头、伸根、叶根安装板、叶身和叶冠安装板留有加工余量，且榫头的外端部设置叶根工艺凸台，叶冠安装板的外端部设置叶冠工艺凸台；
步骤二：将毛坯料通过夹具固定在机床上，加工叶根工艺凸台和叶冠工艺凸台；
步骤三：以叶根工艺凸台和叶冠工艺凸台定位夹紧，加工榫头、第一伸根端面、叶根安装板、伸根凹槽、叶根安装板内表面、第二伸根端面、叶身型面、叶冠安装板内表面和叶冠安装板；
步骤四：以榫头与叶冠安装板定位夹紧，去掉叶根工艺凸台与叶冠工艺凸台，加工叶冠安装板底面，完成燃气轮机动力涡轮叶片的加工。
进一步地，毛坯料上留的加工余量至少为2.5mm。
进一步地，毛坯料上，叶根安装板和叶冠安装板处的加工余量均为3mm。
进一步地，毛坯料上，叶根安装板内表面和叶冠安装板内表面处的加工余量均为2.5mm。
进一步地，毛坯料上，叶身型面处的加工余量为3mm。
进一步地，毛坯料上，榫头的外端面与叶冠安装板的外端面各加长25mm作为叶根工艺凸台和叶冠工艺凸台。
进一步地，步骤一中采用模锻成型进行加工。
进一步地，步骤二中采用数控铣床铣加工叶根工艺凸台(11)和叶冠工艺凸台(12)的四周侧面及底面。
进一步地，步骤三中在五轴铣床上加工。
进一步地，步骤四中，通过线切割去掉叶根工艺凸台与叶冠工艺凸台，在数控磨床上磨加工叶冠安装板底面。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1)本发明提出了一种燃气轮机动力叶片的加工方法，通过叶根工艺凸台与叶冠工艺凸台定位夹紧，一次装夹加工完叶片叶根、叶身与叶冠，保证了叶片叶身型面偏移尺寸与扭转、叶根与叶冠的相对位置，提高了叶片的加工精度，缩短了加工周期。
2)本发明方法解决了精铸涡轮叶片型面合格率低的问题，明显提高了叶片质量，加工合格率比同类精铸叶片提高35％以上。
3)本发明加工流程简单，由十几道工序缩短为五道工序，有效提高了加工效率，缩短加工周期达到20％以上。
进一步地，本发明通过采用模锻成型加工出毛坯料，通过叶片高效的机械加工，利于提高叶片质量和合格率。
进一步地，本发明通过五轴加工中心，利于一次装夹完成叶片叶根、叶身与叶冠的加工，避免了以叶身型面定位加工叶根与叶冠的基准转化。
附图说明
图1是燃气轮机动力涡轮叶片的外形结构示意图。
图2是燃气轮机动力涡轮叶片的模锻毛坯结构示意图。
其中：1、榫头；2、第一伸根端面；3、叶根安装板；4、伸根凹槽；5、叶根安装板内表面；6、第二伸根端面；7、叶身型面；8、叶冠安装板内表面；9、叶冠安装板；10、叶冠安装板底面；11、叶根工艺凸台；12、叶冠工艺凸台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明加工方法，保证叶片叶身型面位偏移与扭转、叶根与叶冠的相对位置，提高加工效率，缩短加工周期。
某型燃气轮机动力涡轮叶片原材料为棒料，经过成型模锻棒料锻造形成叶片机加毛料，其毛料结构参见图2，叶冠工艺凸台12与叶冠安装板9相连，叶根工艺凸台11与榫头1相连，该叶片毛坯为模锻件。本方法是通过下述步骤实现的：
1、将棒料在成型模具中进行模锻成型，获得燃气轮机动力涡轮叶片的毛坯料；模锻零件毛坯料机构参加图2，毛坯料各部分相对榫头1、伸根、叶根安装板3、叶身和叶冠安装板9至少留有2.5mm加工余量，比如叶根安装板3、叶冠安装板9处的加工余量均为3mm，叶根安装板内表面5、叶冠安装板内表面8处的加工余量均为2.5mm，叶身型面加工余量3mm，榫头1左端面与叶冠安装板9右端面各加长25mm作为工艺凸台。
2、工艺基准的加工：将毛坯装夹在型面定位夹紧的夹具中，用数控铣床铣加工叶根工艺凸台11与叶冠工艺凸台12的四方和外端面，保证叶冠工艺凸台12与叶根工艺凸台11定位面的相对位置，保证相对位置公差不大于0.05，为后续铣削做基准；
3、加工叶片各部分：以叶根工艺凸台11与叶冠工艺凸台12定位夹紧，在五轴铣床上加工榫头1、第一伸根端面2、叶根安装板3、伸根凹槽4、叶根安装板内表面5、第二伸根端面6、叶身型面7、叶冠安装板内表面8和叶冠安装板9。一次装夹加工完叶根、叶身与叶冠，保证叶身型面7的偏移与扭转，叶根与叶冠的相对位置。
4、加工叶冠安装板底面：线切割叶根工艺凸台11与叶冠工艺凸台12，以榫头1与叶冠安装板9定位夹紧，在数控磨床上磨加工叶冠安装板底面10。完成动力涡轮叶片的加工。
本发明具有以下优势：
1)采用模锻毛坯，通过叶片高效的机械加工，解决了精铸涡轮叶片型面合格率低的问题，明显提高了叶片质量，经测试，本发明方法的加工合格率比同类精铸叶片提高35％以上。
2)加工流程简单，由十几道工序缩短为五道工序，有效提高了加工效率，缩短加工周期达到20％以上。
3)以五轴加工中心为前提，提出一种新型加工方法，一次装夹完成叶片叶根、叶身与叶冠的加工，避免了以叶身型面定位加工叶根与叶冠的基准转化，保证了叶片叶身型面偏移尺寸与扭转，及叶根与叶冠的相对位置，提高了叶片的加工精度。

Claims (10)

1.一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将棒料进行加工，获得燃气轮机动力涡轮叶片的毛坯料；燃气轮机动力涡轮叶片包括依次相连的榫头(1)、伸根、叶根安装板(3)、叶身和叶冠安装板(9)；毛坯料相对榫头(1)、伸根、叶根安装板(3)、叶身和叶冠安装板(9)留有加工余量，且榫头(1)的外端部设置叶根工艺凸台(11)，叶冠安装板(9)的外端部设置叶冠工艺凸台(12)；
步骤二：将毛坯料通过夹具固定在机床上，加工叶根工艺凸台(11)和叶冠工艺凸台(12)；
步骤三：以叶根工艺凸台(11)和叶冠工艺凸台(12)定位夹紧，加工榫头(1)、第一伸根端面(2)、叶根安装板(3)、伸根凹槽(4)、叶根安装板内表面(5)、第二伸根端面(6)、叶身型面(7)、叶冠安装板内表面(8)和叶冠安装板(9)；
步骤四：以榫头(1)与叶冠安装板(9)定位夹紧，去掉叶根工艺凸台(11)与叶冠工艺凸台(12)，加工叶冠安装板底面(10)，完成燃气轮机动力涡轮叶片的加工。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，其特征在于：毛坯料上留的加工余量至少为2.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，其特征在于：毛坯料上，叶根安装板(3)和叶冠安装板(9)处的加工余量均为3mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，其特征在于：毛坯料上，叶根安装板内表面(5)和叶冠安装板内表面(8)处的加工余量均为2.5mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，其特征在于：毛坯料上，叶身型面(7)处的加工余量为3mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，其特征在于：毛坯料上，榫头(1)的外端面与叶冠安装板(9)的外端面各加长25mm作为叶根工艺凸台(11)和叶冠工艺凸台(12)。
7.根据权利要求1所述的一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，其特征在于：步骤一中采用模锻成型进行加工。
8.根据权利要求1所述的一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，其特征在于：步骤二中采用数控铣床铣加工叶根工艺凸台(11)和叶冠工艺凸台(12)的四周侧面及底面。
9.根据权利要求1所述的一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，其特征在于：步骤三中在五轴铣床上加工。
10.根据权利要求1所述的一种燃气轮机动力涡轮叶片的加工方法，其特征在于：步骤四中，通过线切割去掉叶根工艺凸台(11)与叶冠工艺凸台(12)，在数控磨床上磨加工叶冠安装板底面(10)。
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