摘要：汽轮机已经在社会各行业中得到了快速的发展，而汽轮机叶片作为汽轮机最为关键的组成部分，也成为了确保汽轮机安全可靠运行的关键所在。因此，在工作中应加强对加工效率的研究，不断研发全新的汽轮机叶片加工技术，进一步提高我国汽轮机叶片技术的国际竞争力。对此，本文对提高汽轮机叶片加工效率的方法进行探究。
关键词：汽轮机；叶片加工；加工效率
随着汽轮机叶片形状越来越复杂，传统的汽轮机叶片加工方式早已无法满足汽轮机叶片的实际技术需求，因此，如何促进汽轮机叶片加工效率的提高，进一步加强汽轮机叶片的加工精确度与加工质量已成为汽轮机叶片制造企业所关注的重要问题。
1 汽轮机叶片加工的相关内容
1.1 叶片加工内容
叶片的加工主要包含了几个方面，主要是叶根、叶身、叶冠、过度角加工等方面。其中叶片的叶身使叶片工作的主要位置，对其加工通常使用的是叶片型面加工完，以精抛光的方式达到工艺要求。另外，叶片的叶根，主要作用是安装以及定位，对于他的加工要求非常高，要求精度以及光洁度都要高。
1.2 叶片毛坯的分类
叶片的毛坯主要可以分为三种，即模锻型、方钢型以及精铸型的毛坯。
1.3 叶片加工特点及难点
(1)叶片加工通常先加工叶根，将叶根作为定位基准进行夹装，叶片的叶冠需要用顶针支住，最后进行叶片型面加工。(2)叶片的加工要求非常高，对于材料的选择严格要求，叶片材料通常选用钛合金材料或者是高温合金材料，选用这两种材料更能适应叶片复杂的工作环境。然而以这两种材料进行加工时，切削线的速度很慢对刀具的磨损很严重，因此，道具的选择要锋利以及耐磨损。(3)叶片的刚性比较差，不易夹装，加工时工件容易变形，特别是叶片型面加工时刀具通过出气边时，工件变形严重，刀具振动幅度比较大，加工出来的叶片表面有明显的振纹。
2汽轮机叶片加工工艺分析
依据加工工艺对叶片区分主要有方钢工艺以及方箱工艺两种，小型的叶片的加工选用的是方钢工艺，小型叶片的加工工艺材料去除比较多；大型叶片加工工艺选用在锻造毛坯后方箱加工工艺。下面对叶片的加工工艺进行分析，主要从传统加工工艺以及集成加工工艺进行简单介绍。
2.1 传统加工工艺
传统叶片型面的数控加工，主要是通过球头或者是鼓形铣刀在多轴数控机床上加工的。传统的加工工艺中，叶片的加工工序比较复杂，经过机床按照加工顺序进行加工。而传统叶片型面加工已经不能完全适用于当今社会，对叶片的加工时间以及质量要求越来越高，而传统加工工艺的缺点也就表现出来了。其缺点主要是 ：
(1)工件加工时间长。由于加工的工序比较分散，工件在加工时，需要从机床上转移到另一个机床上加工，使工件加工的时间延长。
(2)生产周期长。由于加工工序比较分散，还要对加工的工件多次校正，致使生产周期延长。
(3)加工的工件整体质量不高。操作人员的自身加工技能不全面，无法有效控制工件的质量，不合格工件比较多。
(4)加工工艺顺序错乱。传统加工的工序比较分散，很容易造成加工顺序的混乱，很容易出现同序定位基准有偏差，影响叶片的正常加工。
2.2 集成加工工艺
和叶片加工的传统加工工艺相比，叶片的集成加工主要是传统工艺中的叶片加工集中到集成加工的粗加工以及精加工两种加工工序上。集成加工工艺的特点主要是 ：
(1)工件加工时间少，减少了不必要的加工工序。
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(2)工件的生产时间大幅度减少。
(3)加工工序比较集中，避免了工序混乱问题，减少了工件的定位以及夹装误差的发生。
(4)叶片的加工精度以及质量都是通过高精度的数控机床所控制，避免了人为因素的影响。
(5)大大降低了操作人员的劳动强度。
(6)加工工序的校准时间减少。
传统加工工艺与集成加工工艺相比，传统加工工艺的工序比较复杂、加工效率以及质量都不高。而集成加工工艺减少了加工工序，精度以及质量都有明显提高，加工过程可以有效控制，加工时间减少，提高了加工的效率。另外，集成加工的精加工采用五轴加工技术，可以减少叶片在切削时出现变形。
3提高汽轮机叶片加工效率的措施
3.1 采用数控技术进行汽轮机叶片加工
叶片数控加工技术是现代汽轮机叶片制造业比较先进的技术之一，基于数控机床进行汽轮机叶片的制造，能够很好地减少人为因素造成的经济损失，同时能够较大幅度地提高汽轮机叶片的加工效率，而且加工的质量也比目前采用的小批量生产的质量要高。这一技术的唯一缺点就是前期的投入相对比较大，适合大规模的统一规格的汽轮机叶片生产，不适合小批量生产。
汽轮机叶片数控加工技术主要分为两大阶段，第一阶段就是进行汽轮机叶片的建模，主要采用AutoCAD、3DMAX等三维制图软件进行汽轮机叶片建模。根据设计要求建立叶片模型，然后进行专项分析讨论，对叶片模型的设计功能、加工工艺、加工方法进行讨论，修改完善设计的叶片模型。第二阶段就是数控机床加工，选择满足各项要求的叶片模型进行生产工艺设计，同时手工制作小批量进行各项性能的测试，对生产工艺进行优化，得到最为合理的加工工艺，采用数控机床进行大批量的加工生产，在加工过程中，特别是前期加工中，注意观察，同时对已加工好的产品进行质量检测，修改加工流程和工艺，确保质量合格。
3.2 粗加工给进速度加工法
汽轮机叶片的叶面比较复杂，要求进行三阶曲面光滑过渡，对于叶片叶面的加工以往都采用手工进行加工，加工质量难以保证，加工效率低下，采用数控技术很好地提高了加工效率，但是依然没有达到数控机床的转动速度，数控机床有将近半数没有进行正常的加工。因此主要考虑采用粗加工给进速度加工，即是利用数控机床的最高转速进行粗加工，之后利用数控机床的较低转速进行精加工，这一策略粗加工时间大约为原来的1/4，精加工时间为原来的一半，整体上，多了一道加工程序，但是比原来节约了1/4的加工时间。这使得汽轮机叶片的加工成本降低，对于企业效益的提高十分有益。
3.3 采用计算机仿真检验法提高检验速率
以往采用的汽轮机叶片加工验证方法主要是人工检验法和试验加工检验法。人工检验法灵活、方便，适合小批量的叶片检验工作，对于大批量需要大量的人力资源投入，增加了加工成本。试验加工检验法相对于人工检验法大大提高了检验速率，但是试验加工检验法的加工成本较高、加工精度不高，是损坏式检验方法，虽然试验加工检验法有很多缺点，但是其能够很好地真实反映汽轮机叶片本身的加工质量和性能，因而在我国的应用比较广泛。
计算机技术的快速发展，特别是计算机仿真技术的发展，为汽轮机叶片加工检验带来了春天，这一技术的前期投资额较大，后期维护费用低廉，而且这一技术检验速度高、检验质量准确性高，属于无损性检验，能够极大提高检验速度，目前在国外许多发达国家得到了广泛的应用，在国内应用还是比较少的。计算机仿真技术进行检验主要是检测叶片面刀具轨迹，将叶片的刀具进行矢量化，通过与叶片被加工表面的线框图进行对比，检查叶片的刀位轨迹、路线、刀心位置、刀轴矢量是否正确，进刀、退刀方式是否合适。
综上，提高汽轮机叶片加工效率的研究具有十分重要的现实意义。因此，在今后的工作中更应该加强汽轮机叶片加工效率，不断研发全新的汽轮机叶片加工技术，进一步提高我国汽轮机叶片技术的国际竞争力。
参考文献
[1]沈健青，吴金山.汽轮机叶片集成加工工艺研究与实践[J].军民两用技术与产品，2017(18).
[2]农大强.汽轮机叶片技术研究[J].山东工业技术，2018(7).
论文作者:于嘉琳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：叶片论文; 加工论文; 汽轮机论文; 加工工艺论文; 工件论文; 工序论文; 效率论文; 《电力设备》2018年第22期论文;