一种双翼角叶片的集成加工方法与流程

本发明属于叶片加工；具体涉及一种双翼角叶片的集成加工方法。

背景技术：

1、y436双翼角叶片，叶根为菌型叶根，叶片总长456mm，汽道长343mm，汽道薄且靠近叶冠侧弦宽很小，加工过程中容易变形，叶冠内径向面有装配用销孔，装配要求0.02mm间隙及75％贴合面积。该叶片的特殊结构及高标准的装配要求给常规加工带来很大困难。

2、以往的带翼角叶片均为单翼角叶片，在传统的加工方案中，五轴加工时除根冠内径向面会留有少量余量，内径向销孔不加工以外，其余所有位置均一次性加工准。后序根冠内径向大面由三/四轴机床铣准或者磨准，销孔由普通立铣机床加工，整个叶片的加工和装配修磨过程均以背径向定位加工和测量，且装配面间隙一次合格率低于50％，需要反复修配，严重影响到产品的整体质量和整个机组的交货周期。因此用传统方案加工该y436双翼角叶片有非常多的弊端：首先由于双翼角叶片结构特殊，无论是工序还是装配修磨过盈，叶片根冠内径向面均无法做到一刀修磨；其次，由于该叶片在五轴加工中极易产生变形，因此在加工销孔时易造成销孔位置一致性不好的情况；第三、该叶片叶根较深，进出汽侧几乎没有实体重合部分，加工叶根后叶根轴向易变形；第四，五轴综合铣加工时，刀具无法完全出刀，延续传统编程思路，则翼角各个部位将存在多处接刀现象，严重影响径向面质量。

3、传统方案：除叶冠内径向销孔、根冠内径向由三/四轴加工准以外，其余所有位置均由五轴机床集成加工，全序由背径向定位加工及测量。整个过程涉及多次装夹，受多因素影响导致叶片无法满足高标准的装配要求。因此，传统方案加工后的叶片，根冠位置度、平面度、整体的一致性及尺寸精度均无法满足y436双翼角叶片的装配要求，严重影响叶片加工质量及装配周期。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有方法加工双翼角类叶片存在根冠位置度差、平行度差、销孔一致性差、内径向表面质量差的问题，而提供一种双翼角叶片的集成加工方法。

2、一种双翼角叶片的集成加工方法，按以下步骤实现：

3、一、加工双翼角叶片模段毛坯工艺柄：将双翼角叶片模段毛坯放置在四轴设备上，按照适合于五轴机床装夹的尺寸及平行度进行加工，加工后的双翼角叶片模段毛坯工艺柄平行于叶片结构中心线，得到加工完工艺柄的模锻毛坯；

4、二、粗加工模段毛坯叶片：将上述加工完工艺柄的模段毛坯叶片装夹在五轴双驱机床上进行粗加工，至加工完工艺柄的模段毛坯叶片各有效部位均留有加工余量；

5、三、半精加工叶片各部位：步骤二完成后，松开五轴双驱机床的顶针，释放应力，而后重新顶紧，分别加工叶片根、冠的背径向面，并留有0.5mm余量；以加工后的叶片根、冠背径向面作为基准面对叶片进行补偿加工，然后进行叶片的整体半精加工并对叶片各部位均留有加工余量；

6、四、精加工叶片各部位：步骤三完成后，继续依次对叶片的以下部位进行精加工：汽道、圆角、转接面、根冠轴向、径向及各翼角面、叶冠内径向销孔和叶冠内径向面，精加工结束后，完成了双翼角叶片的五轴集成加工；

7、五、粗精加工叶根齿形：步骤四完成后的叶片放置在线切割机床上，按照叶根齿形的形状用线切割设备加工叶片并在叶根齿形上留有加工余量，然后置于台湾大力机床上，利用成型铣刀进行叶根齿形精铣加工；

8、六、叶根进、出汽侧精铣：步骤五完成后的叶片放置在四轴机床上，精铣叶根的进、出汽侧，加工至图纸尺寸；

9、七、叶冠端面加工：将步骤六完成后的叶片放置在锯床上锯断叶冠侧毛坯工艺柄，而后放置在三/四轴机床上进行叶冠端面精铣，加工至图纸尺寸，再进行钳修、汽道及锥面抛光，即完成双翼角叶片的集成加工。

10、进一步的，步骤一中所述模段毛坯工艺柄的尺寸大于五轴机床最小装夹的尺寸，且叶根端面工艺柄小于叶根节距尺寸。

11、进一步的，步骤二中所述加工完工艺柄的模段毛坯叶片各有效部位均留有加工余量，加工余量为1mm。

12、进一步的，步骤三中所述补偿加工，然后进行叶片的半精加工并对叶片各部位均留有加工余量具体为：补偿加工，包括x、y轴的旋转以及x、z轴的平移，保证叶片在少余量且顶紧的状态下处于理论位置，再对其进行叶根冠位置度的补偿；后续半精加工根据需求分别调用补偿文件进行加工，半精加工后，叶片汽道留量0.6mm，其余有效部位留量0.3mm。

13、进一步的，步骤四中所述精加工：叶冠内径向销孔加工前，叶冠内径向面初次精铣留0.1mm加工余量，销孔加工后，重新铣削叶冠内径向面至完工状态，用于清除销孔毛刺。进一步的，步骤四中所述精加工结束后的叶片使用内径向定位测量汽道及叶根、叶冠各面的位置度及径向角度，并分别测量叶根、叶冠内、背径向面与定位块之间的间隙，模拟装配过程，保证装配间隙。

14、进一步的，所述模拟装配过程，保证装配间隙：将装配要求中的两只叶片间隙小于0.02mm及75％贴合面积的要求落实到加工过程中，即五轴集成加工后，将叶片置于定位块上，分别测量叶根及叶冠的内、背径向面平面度，保证在0.02mm以内，且两只叶片的贴合面积大于75％，以此来模拟叶片的装配情况，保证装配间隙。

15、进一步的，步骤二、三和四中所述五轴双驱机床均为斯达拉格五轴双驱机床。

16、进一步的，步骤四中所述精加工的过程中均选用同一把刀。

17、本发明通过改变双翼角大叶片的加工方式，采用五轴双驱机床全序集成加工，消除根冠位置度差、平行度差、销孔一致性差、内径向表面质量差等问题。提升加工及装配效率，五轴一次性加工，装配间隙及贴合面积一次合格，从根本上提高此类叶片的加工精度及一致性。

18、本发明提高了叶片尺寸精度及加工质量，装配面贴合一次合格率达到90％以上，缩短装配周期30％-50％，在改造及竟优机组等整体周期紧张的情况下，缩短装配周期，可保障机组顺利出产。

19、本发明适用于双翼角叶片的集成加工。

技术特征：

1.一种双翼角叶片的集成加工方法，其特征在于它按以下步骤实现：

2.根据权利要求1所述的一种双翼角叶片的集成加工方法，其特征在于步骤一中所述模段毛坯工艺柄的尺寸大于五轴机床最小装夹的尺寸，且叶根端面工艺柄小于叶根节距尺寸。

3.根据权利要求1所述的一种双翼角叶片的集成加工方法，其特征在于步骤二中所述加工完工艺柄的模段毛坯叶片各有效部位均留有加工余量，加工余量为1mm。

4.根据权利要求1所述的一种双翼角叶片的集成加工方法，其特征在于步骤三中所述补偿加工，然后进行叶片的半精加工并对叶片各部位均留有加工余量具体为：补偿加工，包括x、y轴的旋转以及x、z轴的平移，保证叶片在少余量且顶紧的状态下处于理论位置，再对其进行叶根冠位置度的补偿；后续半精加工根据需求分别调用补偿文件进行加工，半精加工后，叶片汽道留量0.6mm，其余有效部位留量0.3mm。

5.根据权利要求1所述的一种双翼角叶片的集成加工方法，其特征在于步骤四中所述精加工：叶冠内径向销孔加工前，叶冠内径向面初次精铣留0.1mm加工余量，销孔加工后，重新铣削叶冠内径向面至完工状态，用于清除销孔毛刺。

6.根据权利要求1所述的一种双翼角叶片的集成加工方法，其特征在于步骤四中所述精加工结束后的叶片使用内径向定位测量汽道及叶根、叶冠各面的位置度及径向角度，并分别测量叶根、叶冠内、背径向面与定位块之间的间隙，模拟装配过程，保证装配间隙。

7.根据权利要求1所述的一种双翼角叶片的集成加工方法，其特征在于所述模拟装配过程，保证装配间隙：将装配要求中的两只叶片间隙小于0.02mm及75％贴合面积的要求落实到加工过程中，即五轴集成加工后，将叶片置于定位块上，分别测量叶根及叶冠的内、背径向面平面度，保证在0.02mm以内，且两只叶片的贴合面积大于75％，以此来模拟叶片的装配情况，保证装配间隙。

8.根据权利要求1所述的一种双翼角叶片的集成加工方法，其特征在于步骤二、三和四中所述五轴双驱机床均为斯达拉格五轴双驱机床。

9.根据权利要求1所述的一种双翼角叶片的集成加工方法，其特征在于步骤四中所述精加工的过程中均选用同一把刀。

技术总结
一种双翼角叶片的集成加工方法。它属于叶片加工技术领域。它解决了现有方法加工双翼角类叶片存在根冠位置度差、平行度差、销孔一致性差、内径向表面质量差的问题。方法：一、加工双翼角叶片锻件毛坯工艺柄；二、粗加工模段毛坯叶片；三、半精加工叶片各部位；四、精加工叶片各部位，完成了双翼角叶片的五轴集成加工；五、粗精加工叶根齿形；六、叶根进、出汽侧精铣；七、叶冠端面加工。本发明提高了叶片尺寸精度及加工质量，满足Y436双翼角叶片的装配要求，装配面贴合一次合格率达到90％以上，缩短装配周期30％‑50％，在改造及竟优机组等整体周期紧张的情况下，缩短装配周期，可保障机组顺利出产。本发明适用于双翼角叶片的集成加工。

技术研发人员：刘蓉,董立武,吴闯,刘楠,董志峰,阎元,孙一然,杨佳财,于华
受保护的技术使用者：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15