線切割機(jī)床在葉片加工中應(yīng)用的可行性

王文丹

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

線切割是電火花線切割的簡(jiǎn)稱，此設(shè)備是在電火花穿孔、成形加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它不僅使電火花加工的應(yīng)用得到了發(fā)展，而且某些方面已取代了電火花穿孔、成形加工?？紤]到線切割機(jī)床的加工原理，我們準(zhǔn)備將其應(yīng)用于某些特殊葉片及某些特殊工序的加工中。

1 傳統(tǒng)加工工藝和線切割工藝簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)葉片的形狀復(fù)雜，葉片加工是否準(zhǔn)確決定了整個(gè)機(jī)組的效率，長(zhǎng)期以來我國一直采用方鋼投料，四軸數(shù)控銑汽道型線的工藝方案。例如某廠正在應(yīng)用的工藝方案主要加工設(shè)備為北一大隈四軸數(shù)控設(shè)備，典型的加工方案及工時(shí)見表1。

從表1可見，加工耗費(fèi)工時(shí)較多，交工效率不夠高。線切割是電火花線切割的簡(jiǎn)稱，此設(shè)備是在電火花穿孔、成形加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以考慮將其應(yīng)用于某些特殊葉片及某些特殊工序的加工中。

如果應(yīng)用線切割設(shè)備，那么工藝方案可以簡(jiǎn)化為如表2所示的幾個(gè)工序。

經(jīng)過對(duì)兩種方案的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)正在應(yīng)用的工藝方案主要加工設(shè)備為北一大隈四軸數(shù)控設(shè)備，而如果應(yīng)用線切割機(jī)床后，則主要的加工設(shè)備為線切割。

表1 工時(shí)定額

表2 工序安排

2 傳統(tǒng)加工工藝及線切割工藝對(duì)比

以表1、表2可以看出，采用線切割工藝后工序大大得到簡(jiǎn)化，那么是否線切割加工周期和經(jīng)濟(jì)性也適用呢？如果將這兩種工藝方案進(jìn)行對(duì)比，這兩種方案主要存在兩種區(qū)別，一是毛坯投料問題，二是加工設(shè)備的機(jī)床小時(shí)費(fèi)用及相應(yīng)設(shè)備加工時(shí)的工人工時(shí)問題。下面舉例進(jìn)行對(duì)比：以單件毛坯尺寸為41 mm×98 mm×160 mm，每級(jí)別裝機(jī)60只葉片，重量為0.4t。

2.1 下料毛坯對(duì)比

如果按線切割考慮毛坯投料，可以將毛坯按一般方式進(jìn)行投料，或者將汽道型線旋轉(zhuǎn)到更適合的角度，交差來拼圖，力求將方鋼毛坯最大化的利用。葉片毛坯的高度因不需要四軸裝夾，其工藝頭可節(jié)省約50 mm左右。按經(jīng)驗(yàn)來計(jì)算，如果按方鋼下料為0.4t，而用線切割的這種方式下料可節(jié)省至少一半的質(zhì)量，即為0.2t。

2.2 工序?qū)Ρ?/h3>

主要的工序?yàn)槠佬途€加工、兩端圓弧及拋光三大序。

1）汽道型線加工對(duì)比。

北一大隈其機(jī)床費(fèi)用約為137元/h，按此例產(chǎn)品來計(jì)算，其汽道型線加工時(shí)間為單件45+75=120 min（校模工時(shí)忽略不計(jì)）。那么按現(xiàn)行工時(shí)來計(jì)算，其機(jī)床費(fèi)用約為274元，工人的工資成本約為現(xiàn)行工時(shí)的8倍。

線切割其機(jī)床費(fèi)用約為18元/h（公司線切割數(shù)據(jù)），加工效率按2400 mm2/h計(jì)算，同樣以此例產(chǎn)品計(jì)算，其加工汽道型線表面積（即汽道截面周長(zhǎng)×葉片毛坯高度）約為 210 mm×118 mm=24 780 mm2。

這樣加工一只葉片汽道型線約為10 h（注：此加工效率按我公司的數(shù)據(jù)得來，實(shí)際加工中遠(yuǎn)高于2400 mm2/h），其機(jī)床費(fèi)用約為180元。一名操作者可操作4臺(tái)以上線切割設(shè)備。那么工人的工資成本相應(yīng)也會(huì)降低一些，具體不作計(jì)算。

2）拋光汽道型線對(duì)比。

按現(xiàn)行工藝方案進(jìn)行拋光：因待拋的汽道型線表面為數(shù)控機(jī)床下來的葉片，其拋光量較大，并且拋光過程中還要找準(zhǔn)型線，其拋光約為40 min，拋光機(jī)的費(fèi)用相對(duì)較低一點(diǎn)，這里不做機(jī)床費(fèi)用統(tǒng)計(jì)，其工人的工資成本較高，按8倍計(jì)算約為320 min。

按線切割方式進(jìn)行的拋光：由于型線單面只有0.08mm硬化層，拋掉見光即可，拋光時(shí)間至少節(jié)省70%。

3）其它節(jié)省工序主要包括線切割直接割出兩端圓弧等，不做具體計(jì)算對(duì)比。

除了上面的葉片毛坯，汽道型線加工及拋光等工序的對(duì)比，我們還可以從北一大隈機(jī)床與普通線切割機(jī)床的占地面積來對(duì)比，基本上達(dá)到1：4的關(guān)系。

3 特殊工序?yàn)槲夜旧a(chǎn)的P型及棕樹型葉根齒型去余量

除了無根冠的直截面的導(dǎo)葉片適合于用線切割加工，現(xiàn)在的P型及棕樹型葉根的加工過程中，也可以使用線切割機(jī)床，直接將待加工的葉根方鋼部位按工藝要求切割，再進(jìn)行精加工。對(duì)于現(xiàn)在的高溫合金葉片，尤為重要。

4 結(jié)語

上述對(duì)比可知，若應(yīng)用適當(dāng)數(shù)量的線切割機(jī)床葉片下料毛坯量減少，加工時(shí)間和加工費(fèi)用大大降低，此工藝可行。