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軸方鋼生產(chǎn)線自投入使用以來(lái)，進(jìn)行了大量的新品試制和加工，其中比較典型的產(chǎn)品是各種汽輪機(jī)的動(dòng)葉和靜葉。方鋼葉片在五軸加工中心上加工，縮短了加工流程，簡(jiǎn)化了工藝和工裝，差不多所有的部位一次定位裝夾都能加工出來(lái)，避免了基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差。但其也存在著各種各樣的問(wèn)題，有必要基于調(diào)試過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)對(duì)方鋼的五軸加工進(jìn)行一番深入探討。

五軸設(shè)備的特點(diǎn)

方鋼生產(chǎn)線的設(shè)備主要是12臺(tái)HSTM300和四臺(tái)Starrag151，主要加工300mm以下的小葉片，都是單驅(qū)動(dòng)立式設(shè)備，裝夾方式基本上是一夾一頂，葉片處于懸空狀態(tài)，這就決定了加工時(shí)在驅(qū)動(dòng)端夾具一側(cè)的坯料剛性會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于尾座頂尖側(cè)，坯料越細(xì)長(zhǎng)差異越大，并且加工平面的效果無(wú)論是精度還是表面質(zhì)量都遠(yuǎn)不如普通機(jī)床的固定銑，更不如磨削加工；尤其當(dāng)加工平面遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心時(shí)還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的振紋；而對(duì)一些圓孔的加工效果也不是很好；最擅長(zhǎng)的應(yīng)該是型面及轉(zhuǎn)接汽道的回轉(zhuǎn)加工，以及三軸四軸設(shè)備無(wú)法做到的特殊部位或形狀的加工。五軸設(shè)備不是萬(wàn)能的，某些類(lèi)型的加工在其它機(jī)床上可以輕松實(shí)現(xiàn)，在五軸設(shè)備上卻會(huì)事倍功半。

HSTM和Starrag之間的差異：HSTM機(jī)床可以在驅(qū)動(dòng)端夾緊的情況下加工出一個(gè)坯料尾座側(cè)的圓凸臺(tái)，然后抱緊這個(gè)圓柄進(jìn)行產(chǎn)品的加工，即可以避免兩端中心孔不一致產(chǎn)生的基準(zhǔn)偏差，又可以進(jìn)一步增強(qiáng)尾座側(cè)的坯料剛性，這是HSTM機(jī)床違禁詞的亮點(diǎn)，我們應(yīng)多多加以利用。而Starrag的精度和穩(wěn)定性要好于HSTM。

關(guān)于葉身型面的加工：葉身型面，是一種不規(guī)則但有一定規(guī)律的復(fù)雜曲面，具有相當(dāng)程序的彎曲和扭曲，它的加工是葉片加工中的重點(diǎn)，也是五軸機(jī)床加工的優(yōu)勢(shì)所在，一般采用螺旋回轉(zhuǎn)銑的方式進(jìn)行加工，因?yàn)槲遢S加工中心的刀軸可以擺動(dòng)一定的角度，使加工型面的圓角刀完全垂直于曲面，然后再以一定的前傾角的方式走刀，因而加工出來(lái)的型面沒(méi)有過(guò)切和死角，這是其它設(shè)備做不到的。

方鋼葉片的加工工藝流程和工藝方案的重要性

葉片基本上可以分成三大部分：葉根、葉身和葉冠。

一般的方鋼葉片都是單T或者雙T型的葉根，至少有兩個(gè)以上的葉根槽，以及進(jìn)、出汽側(cè)平面和內(nèi)背徑向平面；葉身是由若干檔型線所組成，分成內(nèi)弧、背弧和進(jìn)汽邊、出汽邊四部分；最上面的部分是葉冠，同葉根一樣也要加工出兩側(cè)面和內(nèi)、背徑向面來(lái)；而型面和葉根葉冠相交的區(qū)域是以圓角來(lái)過(guò)渡的，稱(chēng)之為轉(zhuǎn)接。

一個(gè)葉片的的工藝編制，首先要考慮的就是工藝方案的制定，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及精度等級(jí)和技術(shù)要求，確定最穩(wěn)定的裝夾方式和最合理的加工手段，像聯(lián)合循環(huán)機(jī)機(jī)組的高壓動(dòng)葉，要求最高的應(yīng)該是兩側(cè)面的尺寸和內(nèi)背徑向面之間的節(jié)距，以及葉根和葉冠之間的位置度。裝夾方式采用最基本的一夾一頂，但為了保證工藝基準(zhǔn)的一致性，將定位的工藝凸臺(tái)和中心孔先在立式加工中心上一次加工出來(lái)，再以加工好的定位基準(zhǔn)進(jìn)行整個(gè)葉片的加工。為了保證兩側(cè)面和節(jié)距的精度，這些部位都是用同一把精銑刀來(lái)進(jìn)行加工，并且采用在線測(cè)量的方式，先加工出葉根或葉冠的兩側(cè)面，在線測(cè)量，調(diào)整刀長(zhǎng)做準(zhǔn)兩側(cè)面，再以調(diào)整好的刀長(zhǎng)來(lái)加工相對(duì)應(yīng)部位的內(nèi)背徑向面，以保證節(jié)距的要求。整個(gè)工序的安排如下：

①在五軸立式機(jī)床上，一次裝夾，先加工出方鋼的裝夾工藝凸臺(tái)，再用中心鉆頭加工兩端定位用的中心孔，這樣充分保證了所有工藝基準(zhǔn)的一致性；

②用工藝凸臺(tái)和中心孔定位，用一端壓夾一端頂緊的方式在五軸機(jī)床上進(jìn)行裝夾；

③裝夾牢固之后，首先整體開(kāi)荒去除大面積的余量；

④粗加工出尾座頂尖端的兩側(cè)面和內(nèi)背徑向面，然后用精銑刀稍放量精加工該處兩側(cè)面，進(jìn)行在線測(cè)量，和放量后的名義尺寸進(jìn)行比較，相應(yīng)調(diào)整刀長(zhǎng)，再進(jìn)行加工，直至做準(zhǔn)兩側(cè)面；再以最后調(diào)整好的刀長(zhǎng)，精銑出尾座側(cè)的內(nèi)背徑向面；

⑤重復(fù)上面的步驟和在線測(cè)量調(diào)整刀長(zhǎng)的方法，做準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)端夾具一側(cè)的兩側(cè)面，和該部位的內(nèi)背徑向面；

⑥.然后粗銑型面和兩處過(guò)渡圓角的轉(zhuǎn)接，單面留0.5～1mm余量；

⑦再分粗、精銑加工出葉根槽和汽封以及各個(gè)倒角和工藝槽；

⑧回轉(zhuǎn)加工精銑型面，以及兩處轉(zhuǎn)接；如果余量較大，也可以加一步半精加工；

⑨最后銑出葉頂和葉根底面，并用鍵槽銑刀鉆出葉根底面的半圓槽，結(jié)束所有部位的加工。

大面積的開(kāi)荒去余量、粗銑兩側(cè)面及徑向面和粗銑型面，用的都是同一把φ40mmR6的粗銑圓角刀片刀,刀片是φ12mm的圓刀片，用低轉(zhuǎn)速大進(jìn)給的方法進(jìn)行加工。精銑兩側(cè)面和徑向面的精銑刀是φ63mm的刀片刀，用的是R0.5的方肩刀片。精銑型面的精銑刀是φ20mmR4的刀片刀，用φ8mm圓刀片。轉(zhuǎn)接部位用的是4°的錐度球頭刀。至于其余的根槽等部位，用的是整體硬質(zhì)合金立銑刀，根據(jù)不同的槽寬，選用不同的直徑及R角，以及不同的加工參數(shù)。

最初的工藝方案是無(wú)論粗精加工，所有的部位都在五軸設(shè)備上加工出來(lái)，并將工藝凸臺(tái)放在葉冠一側(cè)（見(jiàn)圖2），那么裝夾的時(shí)候，葉冠在夾具處壓緊而葉根放到了尾座頂尖處，這樣加工出來(lái)的葉根內(nèi)、背徑向面出現(xiàn)了大量的振紋，無(wú)論怎樣調(diào)整加工參數(shù)結(jié)果都不理想，而且葉片越長(zhǎng)振紋越嚴(yán)重；后來(lái)將工藝方案改成工藝凸臺(tái)放在葉根處壓緊而葉冠一側(cè)頂緊，就解決了徑向面振紋的問(wèn)題。另一個(gè)困擾我們的難題是葉根底面半圓槽的加工，因?yàn)樗蛷较蛎娌淮怪?，保證不了其左右位置公差的要求，為此浪費(fèi)了大量的時(shí)間和坯料，最后和工藝人員溝通，只好將半圓槽放到三軸設(shè)備去做。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

由此可見(jiàn)，工藝方案的變動(dòng)會(huì)對(duì)加工產(chǎn)生根本的影響。

五軸加工雖然簡(jiǎn)化了工藝和工裝，加工思路是在程序當(dāng)中體現(xiàn)出來(lái)的，但合理的工藝方案仍具有至關(guān)重要的作用，它本身就決定了一個(gè)產(chǎn)品加工的難易和質(zhì)量的好壞，工藝人員必須首先從宏觀上把握整個(gè)產(chǎn)品每個(gè)部位的加工，如何定位怎樣裝夾才能得到最佳的效果，然后設(shè)計(jì)出精巧合理的夾具，整個(gè)加工過(guò)程才能順暢，產(chǎn)品質(zhì)量才能穩(wěn)定，數(shù)控編程只是在已確定了的工藝方案的框架內(nèi)進(jìn)行發(fā)揮。

方鋼葉片的加工特點(diǎn)

精度要求高：如聯(lián)合循環(huán)168機(jī)組的高壓動(dòng)葉，要求兩側(cè)面的公差0～-0.03mm，節(jié)距公差+0.04～-0.02mm。這在無(wú)錫透平葉片有限公司加工的產(chǎn)品種類(lèi)里面是首屈一指的。

加工部位多并且形式多樣：基本上所有能做加工的部位都要求在五軸設(shè)備上一次做下來(lái)，而不同的葉片形狀各異，使得加工類(lèi)型又復(fù)雜多變，這也是五軸加工的強(qiáng)項(xiàng)。

粗銑開(kāi)荒的時(shí)間占的比例大，一半左右的時(shí)間用在去余量上，如何縮短粗加工的時(shí)間，是提高加工效率的關(guān)鍵。

葉片品種多批量小。

制定工藝方案的原則

工藝方案的制定應(yīng)本著追求違禁詞性?xún)r(jià)比的原則，一個(gè)理想的工藝方案應(yīng)該是用最簡(jiǎn)便的加工手段，最高的加工效率，最低的加工成本，來(lái)得到最穩(wěn)定最可靠的加工質(zhì)量。工藝人員追求的是制造出最佳、而不一定是最完美的產(chǎn)品。就方鋼葉片五軸加工而言，不是所有種類(lèi)的葉片，不是葉片上的所有部位都應(yīng)該上五軸加工。而要求非常嚴(yán)格的兩側(cè)面和徑向面可以考慮用平面磨床，一次加工多片；葉根的圓弧槽以及葉根底面和葉頂可以用大立車(chē)對(duì)葉片組圈進(jìn)行加工；這樣即保證了精度和表面質(zhì)量，也極大地提高了效率。限制方鋼加工效率的粗銑開(kāi)荒可以外委，或者在普通機(jī)床上做。讓五軸設(shè)備做它最擅長(zhǎng)的，以發(fā)揮它違禁詞的功效。

結(jié)論

五軸設(shè)備不是萬(wàn)能的，它具有不可比擬的優(yōu)越性，也同樣有其自身的局限性。方鋼的五軸加工雖然簡(jiǎn)化了工藝工裝，但工藝方案仍具有至關(guān)重要的作用。方鋼葉片的加工代表著無(wú)錫透平葉片有限公司加工精度的最高水平。工藝方案的制定應(yīng)本著追求違禁詞性?xún)r(jià)比的原則，合理地制定方鋼葉片的工藝方案。