汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中T型葉根槽的加工工藝方法及刀具設(shè)計(jì)

王 郝

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，徐州 212011）

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中T型葉根槽的加工工藝方法及刀具設(shè)計(jì)

王 郝

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，徐州 212011）

以一種典型的T型葉根槽型線為研究對(duì)象，研究分析T型葉根槽的結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)對(duì)T型葉根槽的加工方法進(jìn)行總結(jié)，提出加工葉根槽過(guò)程中的注意問(wèn)題，最后針對(duì)難點(diǎn)橫槽加工，說(shuō)明彎頭車(chē)刀的設(shè)計(jì)過(guò)程，以期為加工類(lèi)似相關(guān)產(chǎn)品起到參考和借鑒作用。

T型葉根槽 彎頭車(chē)刀 加工工藝

引言

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的核心部件。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子工作時(shí)做高速旋轉(zhuǎn)，不僅要承受動(dòng)葉片所產(chǎn)生的離心力，更要承受動(dòng)應(yīng)力。因而，通常圖紙對(duì)葉根槽加工后的尺寸公差、行位公差和表面粗糙度要求極為嚴(yán)格，葉根槽的加工是轉(zhuǎn)子加工的重點(diǎn)。本文以汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中的T型葉根槽為例，介紹其加工工藝方法及橫槽彎頭刀的設(shè)計(jì)。

1 T型葉根槽

T型葉根槽是最常見(jiàn)的一種葉根槽形式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便的優(yōu)點(diǎn)。因其所承應(yīng)力較小，一般用于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子高壓部分。而其加工在精車(chē)序，由數(shù)控轉(zhuǎn)子臥車(chē)完成。

下面以最簡(jiǎn)單的一種型線為例，說(shuō)明T型葉根槽的加工方法，如圖1所示。

圖1 T型葉根槽

1.1 加工步驟

（1）對(duì)刀并車(chē)準(zhǔn)直槽基準(zhǔn)面，用千分尺測(cè)量。保證直槽車(chē)刀最大寬度比葉根槽寬度小0.4mm。

（2）割準(zhǔn)直槽寬度。

（3）用寬度塞規(guī)測(cè)量直槽寬度。

（4）用直槽車(chē)刀切準(zhǔn)葉根槽深度。

（5）用深度卡板測(cè)量葉根槽深度。

（6）用彎頭車(chē)刀切割彎槽深度。

（7）用彎槽深度卡板測(cè)量彎槽深度。

（8）用彎頭車(chē)刀車(chē)準(zhǔn)彎槽肩格。

（9）用彎槽肩格卡板測(cè)量彎槽肩格。

（10）重復(fù)4～9步，車(chē)準(zhǔn)另一側(cè)彎槽，并接平槽底。

（11）用內(nèi)倒角刀對(duì)直槽兩側(cè)45°內(nèi)倒角進(jìn)行倒角。

（12）用外倒角刀對(duì)直槽兩側(cè)45°外倒角進(jìn)行倒角。

（13）用半型線樣板檢驗(yàn)葉根槽。

1.2 刀具和檢驗(yàn)系統(tǒng)

直槽車(chē)刀、彎頭車(chē)刀（左、右兩種）、倒角刀（內(nèi)、外兩種）、寬度塞規(guī)、深度卡板、彎槽深度卡板、彎槽肩格卡板、半型線樣板。

1.3 注意事項(xiàng)

粗割葉根槽時(shí)選用弓形割刀，弧度高，吃刀深，切削速度較高。葉根槽加工時(shí)打反轉(zhuǎn)，易于切屑和排屑。一是防止刮傷葉根槽，二是可以消除熱變形對(duì)刀具和尺寸的影響。設(shè)計(jì)上有葉根槽與葉根兩肩貼合面高低位置度不大于0.02的要求（圖中18?0.01）。為此，設(shè)計(jì)了漸近樣板進(jìn)行控制，

?0.04即設(shè)計(jì)18?0.01、18?0.02兩種公差的樣板，加工中進(jìn)行檢查和修正，

?0.03?0.04以保證兩肩膀的高低位置度在公差范圍內(nèi)。

2 彎頭車(chē)刀的設(shè)計(jì)

由圖1可以看出，輪槽型線的加工難點(diǎn)在T型槽的橫槽和葉片定位面。它們的尺寸精度要求較高，且型線尺寸較大，給加工刀具提出了更高的要求。因此，車(chē)削T型槽橫槽的彎頭車(chē)刀設(shè)計(jì)是保證輪槽加工質(zhì)量的關(guān)鍵要素。下面專門(mén)針對(duì)彎頭車(chē)刀的設(shè)計(jì)與制造進(jìn)行探討。

2.1 刀具材料的選擇

目前，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的材料通常選用30Cr2Ni4MoV，強(qiáng)度高，且這種材料的韌性和粘性也較大，因而要求彎頭車(chē)刀的切削抗力非常大。綜上分析，刀具材料選用綜合性能達(dá)到含鈷高速鋼M42水平的白鋼刀。它具有很高的紅硬性（HRC64-66)和耐模磨性，切削速度快，剪邊鋒利，高韌性，耐沖擊的優(yōu)良性能，抗彎強(qiáng)度，且沖擊韌性與普通高速鋼在同一水平上。

2.2 刀具前角與后角的確定

如圖2所示，設(shè)計(jì)彎頭車(chē)刀時(shí)，上面已分析切削抗力很大。同時(shí)，考慮到車(chē)刀與轉(zhuǎn)子在加工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生干涉，所以取相對(duì)較大的內(nèi)外側(cè)兩后角，后角內(nèi)側(cè)為10°，外側(cè)為4°，同時(shí)保證兩后角粗糙度為Ra1.6左右；柄部與刃部連接處R3圓角，刃口與刃部必須要足夠厚，保證車(chē)刀在加工過(guò)程中有足夠的剛性。此外，應(yīng)注意控制相關(guān)尺寸。

2.3 刀具的制造要點(diǎn)

制造彎頭車(chē)刀時(shí)，關(guān)鍵是保證彎頭車(chē)刀的內(nèi)外側(cè)兩后角。后角由線切割加工，一次完成。同時(shí)，刀刃口及刃部15°倒角處均通過(guò)刃磨完成。

圖2 彎頭車(chē)刀工程圖

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)歸納T型葉根槽加工方法及對(duì)車(chē)削T型葉根橫槽的彎頭車(chē)刀進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)企業(yè)加工試制，加工的零件已完全達(dá)到相關(guān)精度要求。通過(guò)不斷探索、分析和改進(jìn)，解決了部分加工難題，為今后此類(lèi)型線圖形的加工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)資料。

[1]楊建明.數(shù)控加工工藝與編程[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2014.

[2]高曉丁.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2014.

The Processing Method and Tool Design for T-type’s Blade Root Slot in Turbine Rotor

WANG Hao
(Department of Electrical Engineering, Jiangsu College of Safety Technology, Xuzhou 221011)

In a typical line of T-groove blade root for the study, then research and analysis of T-slot blade root structure. At the same time, to summarize the T-slot blade root processing methods, Put up attention problems in the process. At last, illustrates the design process of bent lathe tool.

T-slot blade root, bent lathe tool, processing