在汽輪機上數控加工技術的應用

朱昆林 趙春巖 劉強

摘 要：葉片是汽輪機最為重要的組成部分，在整個能量轉換過程中發揮著至關重要的作用。將數控加工技術應用到傳統的汽輪機葉片加工領域之中，不僅能夠有效提高汽輪機葉片的加工水平，還能夠進一步促進汽輪機工業生產效率，推動我國工業生產實力的穩步進步。因此，做好數控加工技術在汽輪機葉片加工中的應用則尤為重要。本文筆者即結合個人實踐工作經驗與相關參考文獻就數控技工技術展開粗淺的探討，以供參考。

關鍵詞：汽輪機 葉片 數控加工 應用

中圖分類號：TK263.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（c）-0092-02

正是因為汽輪機葉片在實際的運作過程中能夠將蒸汽直接轉換成機械能，從而為汽輪機提供足夠的動力。因此對于汽輪機而言葉片是其最為重要的組成部分。然而由于汽輪機葉片的實際加工條件相對較為復雜，且需要長時間的運行。所以，在汽輪機葉片的實際加工過程中不僅需要嚴格把握汽輪機葉片的加工質量，還必須要考慮到企業本身的經濟效益。而將數控加工技術應用到汽輪機葉片加工中不僅能夠有效緩解這一問題，還有利于提升我國工業產業的整體科技水平。所以做好數控加工技術在汽輪機葉片加工中的應用尤為重要，也是以下筆者重點闡述的內容所在。

1 汽輪機葉片結構特點

對于汽輪機而言葉片是其最為重要的組成部分，這是因為葉片不僅是汽輪機轉換能量的重要前提，也決定了汽輪機的實際運行效率，是汽輪機得以安全穩定運行的基本前提所在。通常情況下我們可以將葉片分為動葉片、靜葉片這兩種。

其中動葉片主要包括葉身、葉根、型面、拉筋、葉冠以及中間體這幾個部分。在這幾個部分中最為繁瑣的就要屬中間葉身結構，又以扭轉性自由曲面最為常見。如若按照葉身型面對其組成部分加以劃分，主要包括以下幾個部分：進氣/出氣邊圓角、葉根/葉冠圓角、拉筋、背弧、內弧等。而葉身型面又都是由不同的截面型線共同擬合而成的一種曲面，并由多組間距不同的截面型線組合而成空間扭曲面。所以我們也可以將處于葉身部分的橫截面稱為葉型，處于橫截面邊緣稱為型線。而因為型線對葉片的運行作業有著決定性的影響，所以型面既不屬于彎扭變截面，也不屬于等截面彎扭曲面。

靜葉片則主要是被固定在汽輪機汽缸之中。汽缸中具有很多的靜葉片，且每一個靜葉片都會與動葉片加以組合進而形成一級，也就是說當熱蒸汽進入到汽缸之中并且進入到第一個葉片級時，蒸汽會在靜葉片的導入下進入到動葉片處，使動葉片在推動力的作用下發生旋轉。而隨著蒸汽的不斷進入，每一級的葉片都會因為上一級的推動而相應轉動，同時伴隨著蒸汽量與速度的不斷增加，動葉片的旋轉速度勢必也會越來越多，最終的結果就是每一級的動葉片都得到有效的運動，而產生的機械能恰恰為汽輪機的作業提供了重要的動力。

2 葉片數控加工工藝

對于現代化加工企業而言傳統的葉片加工技術早已無法滿足實際的生產需求，而將數控加工技術融入到傳統的技工工藝之中已經成為現代化企業葉片加工的必然發展需求。尤其是在葉片的實際作業過程中，產生的氣道會對汽輪機功率產生巨大的影響。因此，在加工葉片的過程中，氣道儼然已經成為衡量葉片質量的關鍵指標之一。而我國數控加工技術在實際的應用上相較于西方發達國家的起步相對較晚，雖然經過近些年來的發展對數控加工技術的應用已經能夠熟練掌握，但是在一些具體的加工工藝上還存在著一定的不足之處。所以，在葉片數控加工工藝上我國相關科研人員已經投入了大量的人力、物力加以研究創新，以期為推動我國的工業發展提供有益的鋪墊。數控加工技術在葉片加工中的應用，通過智能化加工管理技術能夠大大提高葉片質量，避免葉片型線發生誤差值，進一步提高了汽輪機的整體質量。并且在葉片加工中應用數控加工技術還大大節省了人力資源，提高了工作效率與工作質量，提高了加工企業的經濟效益。因此，數控加工技術本身的先進科學性決定了在今后工業發展中的重要地位。此外需要注意的是，目前許多加工企業在葉片材料的選擇上往往會使用1Cr3與2lCrl3這兩種不銹鋼材料，以期進一步提高葉片本身的實際使用壽命，增強汽輪機在能量上的轉換效率與整體的機械利用效率。但是由于這兩種材料其本身就有較高的強度，極易發生變形問題。所以，在加工過程中的難度相對加大，仍然是目前研究的重點所在。

3 并聯機床在汽輪機葉片數控加工技術中的應用

并聯機床是一種將科學與工藝有效結合在一體的全新加工機床，其主要利用CAD/CAM等軟件將機器人結構與機床完美的融合在一起，這種加工模式不僅成本較低，結構相對較為簡單，且工作效率較高，加工精確地較高，實際的壽命也較長，因此受到了全世界工業產業的廣泛青睞。

在汽輪機葉片數控技術中應用并聯機床技術，其數控程度主要包括以下兩個部分：CAD技術處理流程、并聯機床加工流程。其中葉身的型面、葉身、葉根、葉冠等交界面都是并聯機床在實際加工過程中格外注重的幾個內容所在。而基于UG軟件的葉片數控加工程序則主要包含了以下幾個流程，即對葉片零部件的三維造型；對葉片數控加工技術工藝程度、加工刀具進行確定；對刀位以及對刀具運動軌道進行精確計算；校驗刀具的實際運動軌跡，并且對其進行仿真、編輯形成相對應的刀位文件；基于后置處理流程對刀位文件加以轉換，使其形成NC代碼以便于數控機床的讀取。

在葉片的數控加工過程中使用UG軟件時，其數控加工編制程序都是在UG/CAM形成的刀具軌跡之后，在對NT進行仿真和校驗，此時加工過程中的實際數據、信息輸出就是刀位源的一種具體文件。對于刀位源文件而言，之中最為重要的就是刀具本身的信息、位置、坐標系以及其他的輔助命令信息，這些都需要通過后置處理器加以轉換，使其成為數控機床能夠解讀的一種數控程序，同時也可以使用并聯機床本身帶有的后處理程序加以轉換處理后，再讀取相應的數據進行后續操作工作。在UG軟件中廣大的用戶可以按照自己的具體要求，選擇適合的加工類型，這些加工類型中都包含了許多種的加工模塊。而運用這些加工模塊能夠迅速地建立加工操作，并且在交互操作過程中，對編輯刀具的路徑在圖形方式下回進行交互，從而形成適合于機床的數控加工流程。

4 結語

綜上所述本文筆者就數控加工技術在汽輪機葉片加工中的應用展開粗淺的探討，也是希望能夠讓更多的人們更加清楚地意識到，傳統的汽輪機葉片加工工藝不僅十分繁瑣，更需要投入大量的財力、物力。而數控加工技術在汽輪機葉片加工中的應用不僅能夠最大限度地提高葉片加工質量，還能夠有效提高企業自身的經濟效益，提高工業產業的整體科技水平。所以，在傳統技術中融入數控加工技術是科技發展的必然選擇，是時代發展的必然趨勢。因此，在今后的加工過程中必須要做好數控加工葉片工藝技術的研究工作，以便為企業帶來更大的生產效益。

參考文獻

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