導(dǎo)語：汽輪機(jī)長(zhǎng)葉片型應(yīng)用論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

葉片是汽輪機(jī)的核心部件之一，它起著將蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的作用。汽輪機(jī)效率的高低，很大程度上取決于葉片型面的設(shè)計(jì)和制造水平。目前，國(guó)內(nèi)外大型汽輪機(jī)葉片的型面加工均采用五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床(手工修磨的葉片除外)。如日本日立公司有70余根主軸的五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心，三菱公司有25根主軸的五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心等。

2五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心在葉片型面加工中的應(yīng)用

機(jī)床開發(fā)背景

汽輪機(jī)葉片的設(shè)計(jì)、制造能力是衡量一個(gè)透平廠研發(fā)能力的重要標(biāo)志。葉片機(jī)械加工工作量大，精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。國(guó)內(nèi)外透平廠都非常重視葉片制造技術(shù)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)制造業(yè)，由于受進(jìn)口機(jī)床價(jià)格高，加工編程復(fù)雜等因素影響，五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心應(yīng)用還不廣泛，如國(guó)內(nèi)主要汽輪機(jī)制造廠，其五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床的主軸總數(shù)僅為50余根，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠、鼓風(fēng)機(jī)廠也僅有少量的幾臺(tái)。東方汽輪機(jī)廠原有的五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的主軸遠(yuǎn)不能滿足工廠生產(chǎn)要求。為滿足東汽廠葉片生產(chǎn)能力的需要，同時(shí)降低葉片制造成本，東汽廠領(lǐng)導(dǎo)本著振興民族機(jī)床工業(yè)的理念，經(jīng)過與北京機(jī)電院領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)、管理人員的多次論證，決定開發(fā)五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心以取代昂貴的進(jìn)口設(shè)備。為減少投資風(fēng)險(xiǎn)，機(jī)電院首先開發(fā)一臺(tái)稍小規(guī)格五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床5C-VMC1250進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，在充分掌握五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心的性能特點(diǎn)、加工工藝要求、完善5C-VMC1250型五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心在使用中存在的問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大規(guī)格五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心XKH1600的批量生產(chǎn)。

葉片的加工工藝分析

葉片在工作中承受著高溫、高壓、極大的離心力和蒸汽的交變應(yīng)力。為了保證汽輪機(jī)的效率和葉片在使用中的安全性，葉片的材料都較為特殊，如材料中含Ni、V、N等成分，硬度在360HB以上，強(qiáng)度s0.02為800MPa以上，加工性較差，同時(shí)葉片汽道部分(通流部分)是一個(gè)光滑的空間曲面，其精度要求高，加工難度大。特別是大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片(如40英寸動(dòng)葉片)，其結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，葉型扭轉(zhuǎn)接近90°角，葉身中部有兩個(gè)空間的凸臺(tái)，葉根圓角部分由多個(gè)變直徑的圓弧組成，傳統(tǒng)的仿形銑、普通的三坐標(biāo)或四坐標(biāo)銑床都不能滿足加工工藝要求。用普通數(shù)控銑床加工一方面受葉片結(jié)構(gòu)的限制，刀具與工件容易產(chǎn)生干涉，另一方面加工效率低且為近似加工，加工質(zhì)量不能滿足要求，手工修整量較大，加工過程中需多次裝夾，使用多臺(tái)機(jī)床和專用工裝才能完成相應(yīng)的加工。目前，國(guó)內(nèi)外大型汽輪機(jī)葉片基本上都采用五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床加工，其加工效率比四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床高1倍以上，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾，完成包括型面、凸臺(tái)、葉冠、葉根圓角等多個(gè)空間曲面的加工，比四坐標(biāo)機(jī)床可節(jié)省12～15道工序，比常規(guī)葉片加工方法節(jié)省25道工序，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工藝流程合理，生產(chǎn)組織方便。這種加工工藝是葉片加工先進(jìn)、合理、高效的工藝手段，也是葉片加工技術(shù)的發(fā)展方向。

3.XKH1600型五軸聯(lián)動(dòng)加工中心在葉片加工中的應(yīng)用

40英寸葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

目前XKH1600型五軸聯(lián)動(dòng)加工中心加工的主要產(chǎn)品為600MW汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片(40英寸葉片)?，F(xiàn)以該型葉片為例，簡(jiǎn)要介紹一下XKH1600五軸聯(lián)動(dòng)加工中心加工這種葉片的情況。

該葉片葉身彎扭變化較大，在葉根處型線的曲率較大，葉頂處型線比較平坦，葉根與葉頂?shù)男途€角度幾乎達(dá)90°。葉身的中間位置在內(nèi)背弧型面上各有一個(gè)凸臺(tái)。葉根圓角為非常復(fù)雜的混合曲面，葉根圓角在葉片高度方向上的各個(gè)位置，其R值是變化的，這給葉根圓角的造型和加工帶來了一定的難度。

加工內(nèi)容及加工狀況

首臺(tái)XKH1600型五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心于2003年11月投入使用。機(jī)床每天工作24小時(shí)(東汽工作安排為四班三運(yùn)轉(zhuǎn))，每周停機(jī)8小時(shí)用于機(jī)床維修保養(yǎng)，月工作時(shí)間為680小時(shí)左右。在XKH1600加工40英寸葉片的加工內(nèi)容包括：葉身型面、內(nèi)背弧凸臺(tái)、葉根過渡圓角、葉冠過渡圓角及葉冠裝配面型線。各加工部位在機(jī)床上的加工形式見圖2～7。

通過上述方式對(duì)40英寸葉片進(jìn)行加工，其加工精度能夠滿足東方汽輪機(jī)廠的要求。自XKH1600五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心(5臺(tái))投入使用以來，創(chuàng)造產(chǎn)值1100余萬元，加工產(chǎn)品合格率在95%以上，與進(jìn)口相應(yīng)規(guī)格的五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床相比生產(chǎn)效率約為進(jìn)口機(jī)床的90%。通過5C-VMC1250和XKH1600兩種規(guī)格五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床的使用，我們認(rèn)為兩種型號(hào)的機(jī)床設(shè)計(jì)、制造是成功的，基本滿足了葉片加工工藝要求。其操作方便，服務(wù)及時(shí)有效，機(jī)床性價(jià)比高，達(dá)到了預(yù)期的目的。

3前景及展望

東方汽輪機(jī)廠與北京機(jī)電院的合作是成功的，可以說是機(jī)床制造廠家與機(jī)床用戶合作的典范。通過合作，東汽與北京機(jī)電院從管理者到技術(shù)人員、操作人員、維修人員都建立了良好的友誼。東汽與北京機(jī)電院在國(guó)產(chǎn)五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心的開發(fā)應(yīng)用上的成功合作，為國(guó)內(nèi)對(duì)五坐標(biāo)機(jī)床有需求的廠家提供了一條新思路，在國(guó)內(nèi)同行業(yè)產(chǎn)生了較大的影響，不少同行業(yè)廠家多次咨詢了解機(jī)床的使用情況，同時(shí)也對(duì)國(guó)外同類設(shè)備制造廠商在中國(guó)機(jī)床市場(chǎng)產(chǎn)生了一定的壓力?？梢韵嘈艊?guó)產(chǎn)五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工中心將會(huì)有廣泛的市場(chǎng)前景。