一种大型汽轮机叶片中间体直面返修加工方法与流程

本发明涉及汽轮机叶片叶根铣加工领域，具体为一种大型汽轮机叶片中间体直面返修加工方法。

背景技术：

如图1至图3所示，通常对大型汽轮机叶片的枞树型叶根1的中间体直面2部位进行强力磨削加工时，由于被磨削加工面的面积很大，并且尺寸公差要求高(仅有0.05mm)，砂轮3在磨削加工该处平面时，砂轮脱粒严重，导致在中间体直面与齿形相交处形成多肉4（图3中剖面线部分），即磨削不干净，导致该处尺寸超差，影响叶片在汽轮机转子上的装配，成为装配干涉的主要因素。常用的解决办法是对多肉处进行返修加工，现有的返修加工方法是，先用中间体直面测量样板和塞尺配合测量出多肉的待去除量，然后采用手工修磨，但手工修磨精度不高，且个体差异大，很难保证叶片的尺寸稳定性，并且手工修磨效率也较低，劳动强度高。

技术实现要素：

针对现有叶片中间体直面返修采用手工修磨，精度不高且个体差异大，很难保证叶片的尺寸稳定性，并且手工修磨效率也较低，劳动强度高的技术问题，本发明提供了一种大型汽轮机叶片中间体直面返修加工方法，其能保证叶片修磨的尺寸稳定性，且加工效率高。

其技术方案是这样的：一种大型汽轮机叶片中间体直面返修加工方法，其包括以下步骤：步骤1、确定待去除量，使用中间体直面测量样板和塞尺配合测量出叶片的中间体直面上多肉的待去除量；其特征在于：其还包括以下步骤：

步骤2、装夹找正，将叶片装夹固定在铣床的水平工作台上，确保叶片的轴线平行于水平工作台的左右移动方向，同时确保叶片的中间体直面竖直朝上并平行于水平工作台的前后移动方向；

步骤3、刀具安装，选用整体硬质合金的锥度球头铣刀，锥度球头铣刀的有效铣加工长度大于中间体直面的高度，将锥度球头铣刀安装在铣床的主轴上，主轴的扳转角度大于锥度球头铣刀的半锥角；

步骤4、对刀，以中间体直面测量样板的顶平面以及左侧面或右侧面为基准面进行对刀；

步骤5、加工，启动铣床，根据步骤4中对刀的相关尺寸参数，使锥度球头铣刀走到叶片的待加工位置，依据步骤1中确定的待去除量对叶片进行精铣加工；

步骤6、检测叶片的加工部位是否满足加工要求，若不满足，重复步骤5和步骤6，直至满足要求。

其进一步特征在于：

步骤2中的找正方法为：将叶片先初步水平装夹固定在铣床的水平工作台上并使叶片的中间体直面朝上，将百分表一固定在铣床上，使百分表一的一端顶靠在中间体直面上，驱动水平工作台前后移动使百分表一在中间体直面上平移，调整叶片位置直至百分表一读数的变化范围小于0.01mm，此时中间体直面平行于水平工作台的前后移动方向；然后，将中间体直面测量样板装在叶片的叶根齿形上，将百分表二固定在铣床上，使百分表二的下端顶靠在中间体直面测量样板的顶平面上，驱动水平工作台左右移动使百分表二在中间体直面测量样板的顶平面上平移，调整叶片位置直至百分表二读数的变化范围小于0.01mm，此时叶片的轴线平行于水平工作台的左右移动方向，然后将叶片最终装夹定位，再重复上述找正工作，确保叶片装夹位置正确。

步骤3中选用的锥度球头铣刀的球头半径为3mm~5mm，切削刃的锥度为8°，主轴的扳转角度为4.5°~5°。

步骤5中精铣加工的工艺参数为：主轴转速750r/min~1500r/min，进给速度为200mm/min~300mm/min。

步骤6中的检测方法为，直接使用三坐标测量仪检测叶片的加工部位是否满足尺寸要求，或者使用中间体直面测量样板和塞尺配合测量出叶片的加工部位是否满足透光要求。

本发明的有益效果是：

本发明的返修加工方法，利用铣床精铣代替了手工修磨，不仅加工精度高，而且能够保证加工质量稳定，并且效率高，节省人力；其中，通过先对叶片进行装夹找正，能够确保叶片始终定位准确，选用整体硬质合金的锥度球头铣刀，刀具强度高，能有效去除多肉，锥度球头铣刀的有效切削长度大于中间体直面的高度，主轴的扳转角度大于锥度球头铣刀的半锥角，能够避免铣加工过程中刀具与中间体直面发生干涉；由于每片叶片叶根的大小均有所不同，利用具有特定尺寸的中间体直面测量样板进行对刀，能够确保对不同叶片都能实现精确有效的对刀，加工质量稳定；每次铣加工后均进行检测，能够有效确保加工质量符合要求。

附图说明

图1为未磨损的砂轮和叶根理论状态的主视图；

图2为砂轮脱粒磨损状态和叶根中间体直面与齿形相交处出现多肉状态的主视图；

图3为图2中f区域的放大图；

图4为对叶片的中间体直面进行找正的示意图；

图5为对叶片的轴线进行找正的示意图；

图6为锥度球头铣刀的主视图；

图7为锥度球头铣刀的加工角度示意图；

图8为刀具找正示意图；

图9为叶片装夹夹具的主视图。

附图标记：1-枞树型叶根；2-中间体直面；3-砂轮；4-多肉；5-中间体直面测量样板；51-顶平面；52-左侧面；53-右侧面；6-叶片；7-水平工作台；8-百分表一；9-百分表二；10-定位夹具；11-底板；12-叶根底部定位块；13-叶根上部夹紧块；14-叶身支撑；15-齿形槽；16-丝杆；17-锥度球头铣刀；18-主轴。

具体实施方式

见图4至图9，本发明的一种大型汽轮机叶片中间体直面返修加工方法，其包括以下步骤：

步骤1、确定待去除量，使用中间体直面测量样板5和塞尺配合测量出叶片6的中间体直面2上多肉4的待去除量；

步骤2、装夹找正，将叶片6装夹固定在铣床的水平工作台7上，确保叶片6的轴线a平行于水平工作台7的左右移动方向，同时确保叶片6的中间体直面2竖直朝上并平行于水平工作台7的前后移动方向；

具体的装夹找正方法为：将叶片6先初步水平装夹固定在铣床的水平工作台7上并使叶片6的中间体直面2朝上，将百分表一8固定在铣床上，使百分表一8的一端顶靠在中间体直面2上，驱动水平工作台7前后移动使百分表一8在中间体直面2上平移，如图4所示，调整叶片6位置直至百分表一8读数的变化范围小于0.01mm，此时中间体直面2平行于水平工作台7的前后移动方向；然后，将中间体直面测量样板5装在叶片6的叶根齿形上，将百分表二9固定在铣床上，使百分表二9的下端顶靠在中间体直面测量样板5的顶平面51上，驱动水平工作台7左右移动使百分表二9在中间体直面测量样板5的顶平面51上平移，如图5所示，调整叶片6位置直至百分表二9读数的变化范围小于0.01mm，此时叶片6的轴线a平行于水平工作台7的左右移动方向，然后将叶片6最终夹紧定位，再重复上述找正工作，确保叶片装夹位置正确；

其中叶片6是装夹在定位夹具10上，然后定位夹具10固定在铣床的水平工作台7上，定位夹具10的结构如图9所示，其包括底板11、叶根底部定位块12、叶根上部夹紧块13和叶身支撑14，底板11固定在水平工作台7上，叶根上部夹紧块13和叶根底部定位块12上下设置且它们相对的侧面上加工有与叶根齿形一致的齿形槽15，叶根上部夹紧块13可随着丝杆16的转动上下移动实现对枞树形叶根1的松开和夹紧，叶身支撑14高度固定，其下端通过螺栓安装在底板11的腰形孔内，从而叶身支撑14能沿叶片6轴向平移以调节支撑位置；

步骤3、刀具安装，选用整体硬质合金的锥度球头铣刀17，锥度球头铣刀17的球头半径r为3mm~5mm，切削刃的锥度α为8°，锥度球头铣刀17的有效铣加工长度m大于中间体直面2的高度，将锥度球头铣刀17安装在铣床的主轴18上，主轴的扳转角度β大于锥度球头铣刀17的半锥角（即α的1/2），优选的，主轴的扳转角度β为4.5°~5°；

步骤4、对刀，以中间体直面测量样板5的顶平面51为基准面进行对刀，确定锥度球头铣刀17的初始高度位置，以中间体直面测量样板5的左侧面52或右侧面53为基准面进行对刀，确定锥度球头铣刀17与中间体直面2的初始水平距离；

步骤5、加工，启动铣床，根据步骤4中对刀的相关尺寸参数，使锥度球头铣刀17走到叶片6的待加工位置，下面以图8为例进行详细说明，锥度球头铣刀17的球头半径选用3mm，中间体直面测量样板5的长度为70mm，多肉4处距离中间体直面测量样板5的顶平面51高度为45mm，则对刀后，启动铣床，锥度球头铣刀17应水平右移p=70-3=67mm，竖直下降q=45-3=42mm，即可到达待加工位置；然后依据步骤1中确定的待去除量对叶片6进行精铣加工，精铣加工的工艺参数为：主轴转速750r/min~1500r/min，进给速度为200mm/min~300mm/min；

步骤6、检测叶片6的加工部位是否满足加工要求，检测方法为，直接使用三坐标测量仪检测叶片6的加工部位是否满足尺寸要求，或者使用中间体直面测量样板5和塞尺配合测量出叶片6的加工部位是否满足透光要求，若不满足，重复步骤5和步骤6，直至满足要求。