基于UG環境對次末級動葉片三軸數控加工研究

付貴言， 黎勝春

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

0 引言

汽輪機次末級葉片指汽輪機內蒸汽過程的最后幾級葉片，通常指汽機低壓缸的最后一兩級葉片。因此次末級葉片是汽輪機各級葉片中比較長的一級，我們這里介紹汽輪機次末級動葉片長度在700mm左右的葉片的加工問題。

考慮到葉片的生產質量問題，并且由于機械加工設備的進步，現在汽輪機的大中型葉片基本都采用數控加工。但由于設備投入等原因，目前國內生產廠家采用五軸數控進行加工的相對較少，大多數生產廠家仍然應用三軸數控進行加工，其加工所用的刀具為直徑32R5的棒銑刀，棒銑刀經濟性雖高，但相對于球頭刀來講，加工時受到很多的限制。基于目前的生產情況，我們有必要對此類葉片在三軸數控上使用棒銑刀加工進行深入研究。

經過多年來對此類次末級動葉片的加工實踐，并結合UG軟件編程，現把一種比較成熟的在三軸數控機床上用直徑32R5棒銑刀進行的加工方式闡述如下。

1 實體建模

在UG建模功能里，首先按葉片型線將葉片汽道部分完成實體，然后按產品圖紙生成葉片的中間體及葉冠。這樣是為了將根冠部位與汽道相接處的圓弧生成。次末級葉片的圓弧一般大于R15，而我們用的是直徑32R5的刀加工，生成此處的圓弧，不會造成實際加工過切。

圖2

2 程序制作

2.1 葉型分析

如圖1所示，次末級葉片從汽道根部到冠部2/3處葉型多如此，從此葉片型線可以直觀看出，進出汽邊均高出內弧最低點處。

如圖2所示，次末級葉片從汽道2/3位置處至冠部多為此葉型，此處葉片型線為進汽邊處最低，逐漸走高至出汽邊。

2.2 加工分析

我們利用三軸數控設備，葉片汽道分內背兩序加工。兩序分別加工時，葉片只有一個固定的裝夾位置，即將葉片的背徑向貼緊機床平面加工內弧型線，加工背弧型線時將葉片的內徑向面貼緊機床平面。

2.2.1 內弧加工

1）我們通常的內弧加工方式是從進汽側至出汽側垂直汽道長度方向進行加工，那么圖1的加工效果如圖3圖示，圖2的加工效果如圖4所示?？梢钥吹?，圖4的部分可以完全銑出，但圖3中的陰影部分不能銑出來，將作為余量殘留下來。

圖3

圖4

圖5

現在，我們采用一種新的加工方式來加工內弧，我們將圖1所示的部位按圖5所示進行加工，即在此部位按平行于汽道長度方向走刀。而在圖2所示部位仍按原始方法走刀。這樣，兩種方式的結合，可將葉片汽道無余量殘留地全部銑出。

2）加工內弧時，需要說明的是，模鍛毛坯一般進出汽邊余量是比較大的，通常會大于5 mm，個別毛坯廠提供的毛坯會在10 mm左右。從毛坯的實用性來說，雖然余量大，可以將葉片完全銑出來，但是在加工過程中，如果遇到這種毛坯，那么最好在銑內弧的程序里加上兩小段程序，即切進汽邊和切出汽邊程序。具體的加工按照UG里的Flow Cut的驅動方式進行，這里不做詳細介紹。

2.2.2 背弧加工

圖6

圖7

1）次末級葉片的毛坯幾乎全部為模鍛毛坯，汽道單面余量為3～5 mm，考慮我們使用的刀具為直徑32R5的棒銑刀。如圖6所示，可分析出，如果我們橫向進刀理論上不大于5 mm，那么R5的棒銑刀可相當于球頭刀。實際中一般采用3 mm橫向進給進行加工。程序效果如圖7所示?？稍诩庸み^程中，連續進給加工背弧。

2）在背弧加工時，我們也可以根據葉片汽道型線從根部至冠部的扭曲程度來確定是否采用另外的一種加工方式。即如果汽道扭曲沒有接近90°時，我們可以選擇從根部一直走刀至冠部，然后再從冠部走到根部這種連續的加工方式，其走刀軌跡相似于圖5所示。

3 程序生成

在UG軟件中，選擇加工功能，在此環境中選擇mill_contour類型中的F2XED_contour子類型進行加工，生成程序。程序的生成方面，根據三軸機床的數控系統不同，其生成的程序稍有不同，可根據機床說明書稍加變化即可。

通過上面的多種加工方式的組合，可非常有效率地將汽輪機次末級動葉片用直徑32R5棒銑刀在三軸數控設備上生產出來。