透平膨胀机动叶片的机加工工艺

　　0 引言

　　叶片是轴流压缩机等透平机械的核心零件，叶片加工能力一向被视为一个透平机械制造企业的核心加工能力。我公司在叶片制造能力上投入了大量资金进行技改，先后购进了意大利法拉利公司的五轴五联动数控机床 (A17)和 瑞 士 米 克 朗 公 司 的 三 轴 联 动 高 速 铣 床(HSM800) 等高级数控机床。这些设备使得我公司的叶片加工能力得到了极大地提升，为自主研制透平机械打下了坚实的基础。笔者多年从事轴流压缩机等透平机械的叶片机加工工艺、工装的设计和数控编程等技术工作，针对本人实际工作中所经历过的一些机加工工艺，介绍我公司一种透平膨胀机叶片机加工工艺编制的情况。

　　1结构分析

　　该叶片结构，见图1，分叶根、叶型、叶冠3 部分。叶根采用两叉型式，单截面直叶型，带叶冠。叶根、叶冠内弧的圆弧面为一段圆弧拉伸形成。叶根、叶冠背弧面是由内弧面旋转、切割一标准叶片角度构造得到。在装配时，见图2，叶片四面都是配合面，首先由轮盘槽约束住叶根两平行面，叶根与轮盘为过渡配合;并将第一枚叶片用样板定好位，配钻铰孔，用销子固。而后叶片两两彼此靠上不得出现很大缝隙，要求间隙小于0.1 mm。钳工一般修配叶片背弧面，但因为是圆弧面钳工修起来比较费时费力，因此在机加工时，就要求叶片各配合圆弧面要加工得精确，保证整级叶片中每枚叶片的节距的一致性。这就要求夹具系统精度和稳定性要很高。最后一点，就是关于加厚叶片的加厚方式。从叶片装配上分析，设计没有设置隔叶块，叶片彼此就是一个紧靠一个装一圈，最后用加厚叶片胀紧，待装完整圈，再用卡环卡紧，最后划线配钻铰销孔。显然，加厚叶片应该是对标准叶片的角度加厚。这在 UG 造型编程或其它方式加工加厚叶片时要注意。

　　2 工艺措施

　　这种叶片的传统加工方法是在普通机床上用成型铣刀加工。优点：依靠工装定位可以在普通机床上定位装夹加工完成，如果加工量大具有明显的成本优势;缺点：需要设计、制作复杂的成型铣刀和工装夹具，需要二次装夹，存在基准转换带来的误差，制造精度会有所降低。另一种加工方法，是在带数控分度头的三轴联动数控机床上用球头铣刀编程加工。优点：在机床上，工件一次装夹完成各面的加工，做到了工序集中，精度高，数控分度头上卡的工装可以做到通用。其缺点：数控机床设备和刀具价格较高，加工成本较高。

　　根据目前叶片车间的设备实际情况和公司虚拟制造粗、精加工分开的指导原则，最终确定工艺方案：先外协粗加工，将方钢铣出，为了保证工艺基准的一致性，将定位的工艺扁台和中心孔按通用规格，在同一数控机床上一次加工出来，再以加工好的定位基准进行整个叶片的加工。这样，就可以采用通用工装来装夹。然后，上三轴联动数控铣床一次装夹精加工完成整个叶片，最后切掉两端工艺夹头。