汽輪的四軸數(shù)控制造培訓課程

10.04.20251汽輪機彎扭動葉片汽道型面的四軸數(shù)控制造

常熟理工學院（籌）機電工程系10.04.20252彎扭葉片簡介

該葉片為國內某大型汽輪機集團200MW機組中的低壓缸八級動葉片。為了提高機組的工作效率，其葉型設計為曲面形狀較復雜的彎扭形式，參見“動葉片產品圖”及“動葉片三維模型”。彎扭葉型的特征截面采用大量離散點構成的列表曲線來定義，這在提高型線描述準確性的同時，也增加了型面定義的復雜程度，參見“特征截面點圖”。

10.04.20253彎扭葉片產品圖10.04.20254特征截面的數(shù)據(jù)點圖10.04.20255葉片的三維實體造型（1）10.04.20256葉片的三維實體造型（2）10.04.20257葉片型面的制造特點分析

汽輪機彎扭葉片是典型的多軸數(shù)控加工零件。主機廠目前采用的制造工藝是：在方坯完成葉根及內背徑向面的加工后，其汽道型面的粗精加工采用五軸數(shù)控加工一次完成。機床采用瑞士進口的五軸五工位加工中心，數(shù)控編程應用與機床配套的專業(yè)葉片編程軟件。由于采用一次裝夾完成整個型面的加工，因此加工精度比較理想，只需經簡單的精拋光處理即可完成整個葉片的加工。但該工藝的缺點是加工設備太昂貴（一臺五軸聯(lián)動加工中心近二百萬美元），加工成本太高，在目前情況下推廣普及有一定困難。10.04.20258工藝創(chuàng)新方案

根據(jù)該葉片的制造特點，我們將制造工藝創(chuàng)新的重點放在汽道型面的數(shù)控制造方式上。通過對該葉片的三維造型，發(fā)現(xiàn)采用四軸加工代替五軸加工完全可以達到同樣的目的。但目前四軸加工編程技術中較難實現(xiàn)考慮毛坯情況的粗加工策略問題，不能很好地解決加工質量與加工效率的統(tǒng)一。為此，綜合考慮加工質量要求與加工經濟性，決定采用普通機床與三軸、四軸數(shù)控加工相結合的工藝方法。

10.04.20259方案介紹粗銑內弧側大余量（內弧開荒）粗銑背弧側大余量（背弧開荒）三軸數(shù)控加工內弧側（基于毛坯余量）三軸數(shù)控加工背弧側（基于毛坯余量）四軸精加工整個汽道型面10.04.202510粗銑內弧側大余量（內弧開荒）設備：普通銑床夾具：160mm平口鉗刀具：?25立銑刀測具：0-150游標卡

0-300游標卡

25-50外徑千分尺

50-75外徑千分尺

10.04.202511粗銑背弧側大余量（背弧開荒）設備：普通銑床夾具：160mm平口鉗刀具：?25立銑刀測具：0-150游標卡

0-300游標卡

25-50外徑千分尺

50-75外徑千分尺10.04.202512三軸數(shù)控加工內弧側（基于毛坯余量的知識加工）設備：三軸數(shù)控銑床夾具：專用夾具刀具：?20的立銑刀、R5球頭刀10.04.202513三軸數(shù)控加工背弧側（基于毛坯余量的知識加工）設備：三軸數(shù)控銑床夾具：專用夾具刀具：?20的立銑刀、R5球頭刀10.04.202514四軸精加工整個汽道型面設備：四軸加工中心夾具：四軸夾具刀具：R5球頭刀10.04.202515技術路線三維造型夾具設計數(shù)控編程測具設計實際加工10.04.202516三維造型在葉片造型過程中，我們運用了在CAD/CAM/CAE各類軟件中處于中高端市場的PTC公司出品

pro/engineer10.04.202517造型方法：采用離散的數(shù)據(jù)點完成點-線-面的造型方法。pro/engineer10.04.202518夾具設計10.04.202519夾具裝配后示意圖夾具在加工中心旋轉軸上采用一夾一頂方式裝夾夾具裝夾方法：10.04.202520測具設計測量方案：葉片汽道型面加工質量的評估與檢驗，采用專門設計的葉片測具來進行完成。通過測具上確定的2－2及7－7兩個檢測截面，使用型線卡板對其形狀進行比對測量。10.04.202521數(shù)控編程數(shù)控加工編程采用了在智能化三軸加工、多軸加工及加工模擬仿真技術上比較優(yōu)秀的CimatronitV12軟件。后置處理采用Cimatronit

附帶的專業(yè)后置處理軟件IMSPost。

10.04.202522三軸編程過程：加工方法：采用三軸等高銑削加工(WCUT)進行粗加工和半精加工。三軸內弧加工三軸背弧加工10.04.202523加工方法：在三軸加工的基礎上用四軸曲面參數(shù)(SURMILL)與曲線多軸加工(CURVE_MX)進行精加工。四軸編程過程：10.04.202524實際加工1、刀具軌跡編輯10.04.2025252、后處理定制通過IMSPost定制對應機床的后處理模板10.04.202526數(shù)控加工程序通過IMSPost后置處理生成的四軸加工程序10.04.202527實際加工模擬三軸數(shù)控加工內弧側三軸數(shù)控加工背弧側四軸精加工整個汽道型面10.04.202528附：參賽方案的補充說明由于葉片材料采用1Cr12Mo，加工難度比較大?？紤]到比賽時間有限，故將比賽所使用的材料改為純鋁。在保持數(shù)控制造工藝方案不變的情況下，對葉根等的制造工藝作了一些調整。參賽前，我們考慮先完成四軸數(shù)控加工前的所有工序，現(xiàn)場只演示汽道型面的四軸數(shù)控加工及測量。四軸數(shù)控制造工藝參見“四軸數(shù)控加工的工序圖”。

10.04.202529謝謝大家！9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。4月-254月-25Thursday,April10,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。00:27:0700:27:0700:274/10/202512:27:07AM11、夫學須志也，才須學也，非學無以廣才，非志無以成學。4月-2500:27:0700:27Apr-2510-Apr-2512、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。00:27:0700:27:0700:27Thursday,April10,202513、志不立，天下無可成之事。4月-254月-2500:27:0700:27:07April10,202514、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thaveknownmywayabout.。10四月202512:27:07上午00:27:074月-2515、會當凌絕頂，一覽眾山小。四月2512:27上午4月-2500:27April10,20