線切割機床在葉片加工中應用的可行性

王文丹

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

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

1 傳統加工工藝和線切割工藝簡介

汽輪機葉片的形狀復雜，葉片加工是否準確決定了整個機組的效率，長期以來我國一直采用方鋼投料，四軸數控銑汽道型線的工藝方案。例如某廠正在應用的工藝方案主要加工設備為北一大隈四軸數控設備，典型的加工方案及工時見表1。

從表1可見，加工耗費工時較多，交工效率不夠高。線切割是電火花線切割的簡稱，此設備是在電火花穿孔、成形加工的基礎上發展起來的，可以考慮將其應用于某些特殊葉片及某些特殊工序的加工中。

如果應用線切割設備，那么工藝方案可以簡化為如表2所示的幾個工序。

經過對兩種方案的對比，發現正在應用的工藝方案主要加工設備為北一大隈四軸數控設備，而如果應用線切割機床后，則主要的加工設備為線切割。

表1 工時定額

表2 工序安排

2 傳統加工工藝及線切割工藝對比

以表1、表2可以看出，采用線切割工藝后工序大大得到簡化，那么是否線切割加工周期和經濟性也適用呢？如果將這兩種工藝方案進行對比，這兩種方案主要存在兩種區別，一是毛坯投料問題，二是加工設備的機床小時費用及相應設備加工時的工人工時問題。下面舉例進行對比：以單件毛坯尺寸為41 mm×98 mm×160 mm，每級別裝機60只葉片，重量為0.4t。

2.1 下料毛坯對比

如果按線切割考慮毛坯投料，可以將毛坯按一般方式進行投料，或者將汽道型線旋轉到更適合的角度，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，其工藝頭可節省約50 mm左右。按經驗來計算，如果按方鋼下料為0.4t，而用線切割的這種方式下料可節省至少一半的質量，即為0.2t。

2.2 工序對比

主要的工序為汽道型線加工、兩端圓弧及拋光三大序。

1）汽道型線加工對比。

北一大隈其機床費用約為137元/h，按此例產品來計算，其汽道型線加工時間為單件45+75=120 min（校模工時忽略不計）。那么按現行工時來計算，其機床費用約為274元，工人的工資成本約為現行工時的8倍。

線切割其機床費用約為18元/h（公司線切割數據），加工效率按2400 mm2/h計算，同樣以此例產品計算，其加工汽道型線表面積（即汽道截面周長×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據得來，實際加工中遠高于2400 mm2/h），其機床費用約為180元。一名操作者可操作4臺以上線切割設備。那么工人的工資成本相應也會降低一些，具體不作計算。

2）拋光汽道型線對比。

按現行工藝方案進行拋光：因待拋的汽道型線表面為數控機床下來的葉片，其拋光量較大，并且拋光過程中還要找準型線，其拋光約為40 min，拋光機的費用相對較低一點，這里不做機床費用統計，其工人的工資成本較高，按8倍計算約為320 min。

按線切割方式進行的拋光：由于型線單面只有0.08mm硬化層，拋掉見光即可，拋光時間至少節省70%。

3）其它節省工序主要包括線切割直接割出兩端圓弧等，不做具體計算對比。

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

3 特殊工序為我公司生產的P型及棕樹型葉根齒型去余量

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

4 結語

上述對比可知，若應用適當數量的線切割機床葉片下料毛坯量減少，加工時間和加工費用大大降低，此工藝可行。