【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15級(jí)別直徑/mm外環(huán)外徑D外環(huán)內(nèi)徑d 圖 靜葉環(huán)外環(huán)內(nèi)外圓直徑變換趨勢(shì)圖 加工 方案 設(shè)計(jì) 為了解決此問題，筆者認(rèn)為，應(yīng)該根據(jù)靜 葉環(huán)本身的特點(diǎn) ，選擇合適的裝夾方式，并設(shè)計(jì)出外環(huán)加工和內(nèi)環(huán)加工專用的工裝夾具， 從而保證工件加工過程中的 定位精度，減少因加工變形引起的質(zhì)量問題。 圖 外環(huán)專用夾具 （ 1底盤 2滑軌 4螺栓 5滑塊 6 V形塊 7方頭撐釘 8壓板 9螺母 10撐柱 11螺栓 12 T形塊 13螺栓） 如圖 所示 外環(huán)專用 夾具是利用杠桿原理制成 的 ， 工作時(shí)，多個(gè)夾具按環(huán)形均勻布置，將外環(huán)水平放在夾具滑塊上， 擰動(dòng)螺栓 將壓板一端抬高，撐柱上的螺母作為支點(diǎn)，壓板另一端將被壓下，工件被壓緊 ，反向擰動(dòng)螺栓，工件被松開 。外環(huán) 專用夾具可用來夾持工件直徑范圍為 1500～ 2900mm，此夾具共有 32個(gè)壓板，銅 V 形塊和方頭撐釘是用來 徑 向夾緊配合 ，以減少加工變形。 此夾具適用所有級(jí)數(shù)內(nèi)外環(huán)的加工，它們不但具有廣泛的通用性，而且操作14 使用方便，具有良好的裝夾性 。 采用此夾具之后，靜葉環(huán)內(nèi)外環(huán)因?yàn)榧庸み^程中工件變形引起的質(zhì)量問題得到很大的改善，產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步提高。 靜葉槽 加工 精度 要求高 加工難點(diǎn)分析 靜葉環(huán)的 外環(huán) 靜葉槽 以斜槽 的 方式 分布在外環(huán)的內(nèi)腔 ]12[ ，其型線規(guī)格有 多種 ， 的壓氣機(jī)靜葉環(huán)外環(huán) 靜葉槽 規(guī)格有 SN SN SN8WIDE、 SN SNSN11WIDE 六 種 (型線圖見圖 )， 其中， 1~2 級(jí)型線為 SN11WIDE， 3 級(jí)型線為SN10， 4 級(jí)型線為 SN9,5 級(jí)型線為 SN8WIDE， 6~14 級(jí)型線為 SN8， 15~16 級(jí)型線為 SN7。 圖 外環(huán)靜葉槽型線圖 由于 ：一、 靜葉槽 型線 的加工 精度要求高， 一般 要求平面度 小于 0． 02mm，兩直線段對(duì)稱度 小于 0． 1mm， 尺寸公差要求非常 高， SN SN8 規(guī)格的 型線精度一般 要求控制在 +0． 036mm 以內(nèi)， SN SN SN11WIDE 規(guī)格的 型線精度 一般 要求控制在 +0． 043mm 以內(nèi)；二、 缺少專門的加工刀具， 加工周期長(zhǎng)，刀具磨損嚴(yán)重，加工出來的工件精度難以保證 ，并且頻繁地更換刀具不僅 占去 了大量裝夾和校準(zhǔn)時(shí)間，且換刀后加工的首件又必須重新進(jìn)行首件鑒定， 這樣一來就造成生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定、刀具成本過高 ；三、 外環(huán)上的 靜葉槽 數(shù)量多，且以斜槽的15 方式存在，屬于不等分度， 即上半的 靜葉槽 和下半的 靜葉槽 分度度數(shù)不相等且是奇數(shù)。 這 些 因 素 都給 外環(huán) 靜葉槽 的 加工提出了非常高的要求。 加工 方案 設(shè)計(jì) 由于 靜葉槽 尺寸精度要求高，受到材料、制造技術(shù)、機(jī)床等方面因素的限制，目前 在燃?xì)廨啓C(jī)的國(guó)產(chǎn)化制造過程中無法實(shí)現(xiàn) 靜葉槽 的直接加工成型， 所以， 通過對(duì)現(xiàn)有加工刀具、機(jī)床的合理運(yùn)用，在原有加工工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)， 我們可以采用 四步成型的方法 來 加工， 進(jìn)而滿足 靜葉槽 的加工精度要求， 保證加工質(zhì)量。具體 的 操作 過程 如下： 一、用 帶分屑槽的硬質(zhì)合金粗立銑刀 預(yù)銑所有葉根直槽，放 加工 余量；二、 用 帶分屑槽的高速鋼成型粗銑刀 預(yù)銑所有 靜葉槽 型線，放 加工 余 量 ； 三、 用 硬質(zhì)合金精立銑刀 精銑所有軸徑尺寸； 四、 用 高速鋼成型精銑刀 精銑所有 靜葉槽 的型線 。 a) b) c） d) 圖 靜葉槽加工刀具 燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)靜葉環(huán)產(chǎn)品的外形尺寸大、結(jié)構(gòu)剛性小、 靜葉環(huán)內(nèi)外環(huán) 靜葉槽 數(shù)量多 （最多有 81 條 靜葉槽 ，最少的也有 53 條） ，加工時(shí) 非常 容易使零件產(chǎn)生變形， 影響 靜葉槽 的加工精度。因此，我們?cè)?選擇 加工 刀具 的 時(shí) 候， 必須充分考慮 多方面的因素，包括工件的光潔度以及刀具的使用壽命（ 刀具前角、后角的設(shè)計(jì)和刀具的磨削方式 ）等的選擇， 在保證 靜葉槽 型線尺寸 精度和加工質(zhì)量的 同時(shí)，盡量延長(zhǎng)刀具的使用壽命。 一般情況下，刀具磨損嚴(yán)重主要是因?yàn)槊嫌嗔看笄也牧蠠醾鲗?dǎo)性能較差，16 切削加工時(shí)產(chǎn)生的熱量來不及擴(kuò)散，會(huì)導(dǎo)致刀具溫度過高，刀尖和切削刃受到的影響最為明顯。這種影響有可能導(dǎo)致刀具材料中粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度降低，碳化鎢（ WC）等粒子會(huì)分離出去，使得刀具磨損情況更加嚴(yán)重。另外，毛料中的成分 在高溫條件下與刀具材料發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)成分析出、脫落或生成化合物等情況，也會(huì)縮短刀具的使用壽命。因此， 我們?cè)趪?yán)格保證加工刀具制造質(zhì)量的前提下 ， 應(yīng)該盡量 采用 更為 合理的 加工 工藝 方案，選擇合適的 切削參數(shù)，使 得 主軸轉(zhuǎn)速、 切削時(shí)的 進(jìn)給速度 、進(jìn)給量達(dá)到最理想狀態(tài)，確保 產(chǎn)品的加工質(zhì)量 ]13[ 。在實(shí)際的加工過程中，我們可以通過現(xiàn)場(chǎng)的操作人員及時(shí)觀察已經(jīng)加工完成的工件表面以及切屑形狀，結(jié)合切削時(shí)產(chǎn)生的噪音和工件的振動(dòng)情況， 從而判斷刀具狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)問題， 要及時(shí)更換。 表 葉根槽銑削切削參數(shù)表（ SN8為例） 刀具 類型 刀具材料性 質(zhì) 加 工 內(nèi) 容 主軸轉(zhuǎn)速 N（ r/min） 進(jìn)給速度 Vf (mm/min) 備 注 五軸加工中心 數(shù)控龍門銑 五軸加工中心 數(shù)控 龍門銑 粗立銑刀 硬質(zhì)合金 銑直槽 1200 600 120 100 確保加工時(shí)工件、刀具不顫動(dòng)，不發(fā)出異樣的聲音，并 取得較好的表面粗糙度 。葉根槽底部留放 切削余量 成型粗銑刀 高速鋼 粗銑葉根槽型線 300 200 18 10 型線周邊均勻放 余量 精立銑刀 硬質(zhì)合金 精銑葉根槽軸徑 1500 800 150 120 成型精銑刀 高速鋼 精銑葉根槽型線 350 350 25 25 同時(shí)，選擇合適的冷卻液也能降低刀具切削加工時(shí)的溫度，減少工件受熱變形和刀具的磨損，更好的保證工件加工表面質(zhì)量以達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的要求。這里，我們使用的是一種化學(xué)合成的冷卻液，其具有非常好的潤(rùn)滑性。 使用冷卻液時(shí)，應(yīng)采用 與刀具側(cè)面各方位充分 供切削液的方法，這樣既可以使切削液很容易達(dá)到 刀具 與工件接觸的 切 削區(qū)，同時(shí)又能使 刀具 在 銑 削工件之后得到及時(shí) 的冷卻和清17 洗，從而延長(zhǎng) 刀具 的使用壽命、保持 刀具 的幾何形狀，并在 銑 削時(shí)，使工件保持較低 的 溫度，提高工件的形狀與位置精度。 值得注意的是，為了確保加工刀具的質(zhì)量，保證工件的尺寸精度，每一把新的刀具在上機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行正式切削加工之前，都必須先在試塊上試切削，通過三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x檢測(cè)加工出的 靜葉槽 型線及表面質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求之后，才能在工件上進(jìn)行切削。 由于靜葉環(huán)的內(nèi)外環(huán)都屬于大尺寸、薄壁類零件，加工時(shí)的變形光靠夾具也很難完全消除，因此，我們可以采用間隔式的 加工工藝方案來盡量減少工件變形。例如，靜葉環(huán)外環(huán)加工時(shí)可以按順時(shí)針 方向每隔一個(gè)靜葉槽進(jìn)行銑削，內(nèi)環(huán)的 靜葉槽 在加工時(shí)根據(jù)其尺寸可以選擇按順時(shí)針方向每隔三個(gè) 靜葉槽 進(jìn)行銑削。 為了滿足靜葉環(huán)在設(shè)計(jì)時(shí)的不等分分度要求，在不同的加工機(jī)床上所采用的分度方法也不盡相同：在 橫梁移動(dòng)式龍門加工機(jī)床上，采用的是五軸聯(lián)動(dòng) 數(shù)控萬向銑頭 ，并通過編程來實(shí)現(xiàn)不等分度要求，分度精度高；在動(dòng)龍門數(shù)控鏜銑床上則是采用了自主設(shè)計(jì)的水平分度轉(zhuǎn)臺(tái)，利用 18000 條光柵作反饋信號(hào)， 手工分度，分度十分直觀，但是勞動(dòng)強(qiáng)度大；在 130 數(shù)控刨臺(tái)臥式鏜銑床則是采用數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和專用的芯座，通過編程來實(shí)現(xiàn)圖紙要求的不等分分度。 靜葉槽 加工對(duì)刀及 測(cè)量難 度大 加工難點(diǎn)分析 表 靜葉環(huán)外環(huán)內(nèi)腔錐面角度 第 1級(jí) 第 2級(jí) 第 3級(jí) 第 4級(jí) 第 5級(jí) 第 6級(jí) 第 7級(jí) 第 8級(jí) 外環(huán)內(nèi)錐面角度 176。 176。 176。 176。 176。 176。 176。 176。 第 9級(jí) 第 10級(jí) 第 11級(jí) 第 12級(jí) 第 13級(jí) 第 14級(jí) 第 15級(jí) 外環(huán)內(nèi)錐面角度 176。 176。 176。 176。 176。 176。 176。 根據(jù)壓氣機(jī)設(shè)計(jì)的圖紙要求 ， 第 1~15 級(jí)靜葉環(huán) 外環(huán) 的內(nèi)腔是內(nèi)錐面 ， 且錐面的角度各不相同，由表 ，第 2級(jí)外環(huán)內(nèi)錐面角度最小，為 176。，第 8 級(jí)外環(huán)內(nèi)錐面角度最大，為 9． 752176。 。 這就使得外環(huán) 靜葉槽 在加工時(shí)，從18 進(jìn)氣端面到出氣端面刀具的銑削深度尺寸 是持續(xù)變化的，而且，不同級(jí)的靜葉環(huán)的變化規(guī)律也不盡相同。同時(shí) ， 靜葉槽 在加工 的 時(shí) 候 ，要求某個(gè)指定 位置 的點(diǎn)必須通過輻射線。由于 上述 因素的 影響， 靜葉槽 在正式 加工 之 前的對(duì)刀和加工 之 后的 測(cè)量 時(shí) 都存在 著很大 的難度。 圖 通過輻射線的定位點(diǎn) 加工 方案 設(shè)計(jì) 靜葉環(huán)外環(huán)加工 時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的加工機(jī)床采取不同的對(duì)刀方式，充分考慮產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參數(shù)要求及現(xiàn)有加工條件，盡量以最簡(jiǎn)單的對(duì)刀方式達(dá)到加工要求，確保對(duì)刀的精確性和合理性，從而保證 加工出來的靜葉環(huán)外環(huán)的質(zhì)量精度達(dá)到要求。 在實(shí)際的加工生產(chǎn)過程中，由于不同的機(jī)床性能不同，加工方式各具特色，因此，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，我們可以分別采用下面幾種 對(duì)刀 方式： 一、對(duì)于 橫梁移動(dòng)式龍門加工 中心 來說，因?yàn)槠浔旧淼墓δ芊浅?強(qiáng)大， 因此，對(duì)刀方式也相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單。 其 Z 軸 0 點(diǎn)可以設(shè)置在工件的指定位置，只要找到工件的 X 軸和 Y 軸中心，設(shè)置為 X0、 Y0 即可，操作方便， 對(duì)刀精確，外環(huán)的內(nèi)錐面的結(jié)構(gòu)形式對(duì)于對(duì)刀不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。 19 圖 用橫梁移動(dòng)式龍門加工中心加工外環(huán) 二、外環(huán)內(nèi)錐面的結(jié)構(gòu) 形式 對(duì)于 動(dòng)龍門數(shù)控鏜銑床 的影響較對(duì) 橫梁移動(dòng)式龍門加工中心 要大的多，由于受到機(jī)床本身的性能條件制約，在實(shí)際加工時(shí)，我們需要專門設(shè)計(jì)專用的對(duì)刀塊，利用其確定 Y 軸的 0 點(diǎn)，再通過靠表拐出 X 軸的 0點(diǎn)，和 橫梁移動(dòng)式龍門加工 機(jī)床一樣， Z 軸的 0 點(diǎn)可以設(shè)置在工件的指定位置，對(duì)刀方式比較復(fù)雜。 圖 用動(dòng)龍門數(shù)控鏜銑床加工外環(huán) 三、對(duì)于 130 數(shù)控刨臺(tái)臥式銑鏜床 ， 可以將工件的中心位置設(shè)置為 X 軸的 0點(diǎn)，再將 Z 軸的 0 點(diǎn)設(shè)置在工件內(nèi)圓 上 ，設(shè)置 Y 軸的 0 點(diǎn)時(shí)，需要先將角尺銑頭的角度調(diào)整到 設(shè)計(jì)圖紙要求的 傾斜度數(shù)之后，再在工件加工平面上設(shè)置 Y 軸 0點(diǎn)。 其中，在設(shè)置 Y 軸 0 點(diǎn)時(shí)精確度要求高，因?yàn)?Y 軸對(duì)刀的精確度將直接影響靜葉槽的加工深度。由此可以看出，用 130 數(shù)控刨臺(tái)臥式鏜銑床 加工內(nèi)環(huán) 靜葉槽 ，對(duì)刀比較麻煩， 操作要求高，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 20 圖 用 130數(shù)控刨臺(tái)臥式鏜銑床加工內(nèi)環(huán) 由于靜葉環(huán) 外環(huán) 的 靜葉槽 型線特殊，最終的加工尺寸測(cè)量比較麻煩，因此需要用到專用的量具來進(jìn)行測(cè)量。如圖 所示，是外環(huán)靜葉槽專 用 的型線量規(guī)。此量具通過合理設(shè)計(jì)，在靜葉槽 加工 完成之后測(cè)量時(shí)只要測(cè)量圖 6 中的 h1 即可 ，如果 h1 的尺寸在圖紙?jiān)试S的公差范圍之內(nèi)，那么靜葉槽型線的加工就符合設(shè)計(jì)要求了，否則則說明型線加工沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 可以看出， 此量具 不僅 操作方便， 而且可以大大簡(jiǎn)化 靜葉槽的 實(shí)際加工時(shí)的 測(cè)量難度，節(jié)省了時(shí)間 ，提高了操作人員的工作效率。 圖 SN8型線量規(guī)原理圖 21 葉片 T 型葉根加工 加工難點(diǎn)分析 圖 靜葉與內(nèi)環(huán)裝配形式 如圖 所示， 壓氣機(jī)靜葉與內(nèi)環(huán)通過 T 型槽的形式連接。每級(jí)靜葉 環(huán)最少有 53 片靜葉，最多有 81 片，因此，必須保證 葉片裝配成靜葉環(huán)之后 T 型槽 的同軸度要求 ，否則 將會(huì)影響內(nèi)環(huán)的裝配，根據(jù)圖紙要求， T 型槽 的同軸度要求小于 。 這就要求我們需要將葉片與外環(huán)裝配在一起，再進(jìn)行葉片 T 型槽的加工。但是，在切削加工過程中，由于葉片本身的剛性差，如果不注意對(duì)葉片的保護(hù)，那么，不僅會(huì)導(dǎo)致加工出來的 T 型槽精度達(dá)不到要求，甚至?xí)谷~片產(chǎn)生變形。 而且，葉片的振動(dòng)對(duì)于加工精度也會(huì)產(chǎn)生影響。 在實(shí)際的加工過程中， 如圖 所示， SGT54000F 燃?xì)廨啓C(jī) 壓氣機(jī)靜葉片 T 型槽 的機(jī)構(gòu)形式主要有三種，所以，在加工過程中車削的工藝會(huì)有所變化，但大體相同。 圖 T型槽的三種結(jié)構(gòu)形式 加工方案設(shè)計(jì) 以第三級(jí)靜葉環(huán)為例，為保證葉片裝配后的 外環(huán)的形狀精度 要求，裝配后要22 復(fù)測(cè)外圓圓度，保證小于 ，否則拆掉重裝。 采用