汽輪機轉(zhuǎn)子中T型葉根槽的加工工藝方法及刀具設計

王 郝

（江蘇安全技術職業(yè)學院，徐州 212011）

汽輪機轉(zhuǎn)子中T型葉根槽的加工工藝方法及刀具設計

王 郝

（江蘇安全技術職業(yè)學院，徐州 212011）

以一種典型的T型葉根槽型線為研究對象，研究分析T型葉根槽的結(jié)構(gòu)特征，同時對T型葉根槽的加工方法進行總結(jié)，提出加工葉根槽過程中的注意問題，最后針對難點橫槽加工，說明彎頭車刀的設計過程，以期為加工類似相關產(chǎn)品起到參考和借鑒作用。

T型葉根槽 彎頭車刀 加工工藝

引言

汽輪機轉(zhuǎn)子是汽輪機發(fā)電機組的核心部件。汽輪機轉(zhuǎn)子工作時做高速旋轉(zhuǎn)，不僅要承受動葉片所產(chǎn)生的離心力，更要承受動應力。因而，通常圖紙對葉根槽加工后的尺寸公差、行位公差和表面粗糙度要求極為嚴格，葉根槽的加工是轉(zhuǎn)子加工的重點。本文以汽輪機轉(zhuǎn)子中的T型葉根槽為例，介紹其加工工藝方法及橫槽彎頭刀的設計。

1 T型葉根槽

T型葉根槽是最常見的一種葉根槽形式，具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便的優(yōu)點。因其所承應力較小，一般用于汽輪機轉(zhuǎn)子高壓部分。而其加工在精車序，由數(shù)控轉(zhuǎn)子臥車完成。

下面以最簡單的一種型線為例，說明T型葉根槽的加工方法，如圖1所示。

圖1 T型葉根槽

1.1 加工步驟

（1）對刀并車準直槽基準面，用千分尺測量。保證直槽車刀最大寬度比葉根槽寬度小0.4mm。

（2）割準直槽寬度。

（3）用寬度塞規(guī)測量直槽寬度。

（4）用直槽車刀切準葉根槽深度。

（5）用深度卡板測量葉根槽深度。

（6）用彎頭車刀切割彎槽深度。

（7）用彎槽深度卡板測量彎槽深度。

（8）用彎頭車刀車準彎槽肩格。

（9）用彎槽肩格卡板測量彎槽肩格。

（10）重復4～9步，車準另一側(cè)彎槽，并接平槽底。

（11）用內(nèi)倒角刀對直槽兩側(cè)45°內(nèi)倒角進行倒角。

（12）用外倒角刀對直槽兩側(cè)45°外倒角進行倒角。

（13）用半型線樣板檢驗葉根槽。

1.2 刀具和檢驗系統(tǒng)

直槽車刀、彎頭車刀（左、右兩種）、倒角刀（內(nèi)、外兩種）、寬度塞規(guī)、深度卡板、彎槽深度卡板、彎槽肩格卡板、半型線樣板。

1.3 注意事項

粗割葉根槽時選用弓形割刀，弧度高，吃刀深，切削速度較高。葉根槽加工時打反轉(zhuǎn)，易于切屑和排屑。一是防止刮傷葉根槽，二是可以消除熱變形對刀具和尺寸的影響。設計上有葉根槽與葉根兩肩貼合面高低位置度不大于0.02的要求（圖中18?0.01）。為此，設計了漸近樣板進行控制，

?0.04即設計18?0.01、18?0.02兩種公差的樣板，加工中進行檢查和修正，

?0.03?0.04以保證兩肩膀的高低位置度在公差范圍內(nèi)。

2 彎頭車刀的設計

由圖1可以看出，輪槽型線的加工難點在T型槽的橫槽和葉片定位面。它們的尺寸精度要求較高，且型線尺寸較大，給加工刀具提出了更高的要求。因此，車削T型槽橫槽的彎頭車刀設計是保證輪槽加工質(zhì)量的關鍵要素。下面專門針對彎頭車刀的設計與制造進行探討。

2.1 刀具材料的選擇

目前，汽輪機轉(zhuǎn)子的材料通常選用30Cr2Ni4MoV，強度高，且這種材料的韌性和粘性也較大，因而要求彎頭車刀的切削抗力非常大。綜上分析，刀具材料選用綜合性能達到含鈷高速鋼M42水平的白鋼刀。它具有很高的紅硬性（HRC64-66)和耐模磨性，切削速度快，剪邊鋒利，高韌性，耐沖擊的優(yōu)良性能，抗彎強度，且沖擊韌性與普通高速鋼在同一水平上。

2.2 刀具前角與后角的確定

如圖2所示，設計彎頭車刀時，上面已分析切削抗力很大。同時，考慮到車刀與轉(zhuǎn)子在加工過程中可能會發(fā)生干涉，所以取相對較大的內(nèi)外側(cè)兩后角，后角內(nèi)側(cè)為10°，外側(cè)為4°，同時保證兩后角粗糙度為Ra1.6左右；柄部與刃部連接處R3圓角，刃口與刃部必須要足夠厚，保證車刀在加工過程中有足夠的剛性。此外，應注意控制相關尺寸。

2.3 刀具的制造要點

制造彎頭車刀時，關鍵是保證彎頭車刀的內(nèi)外側(cè)兩后角。后角由線切割加工，一次完成。同時，刀刃口及刃部15°倒角處均通過刃磨完成。

圖2 彎頭車刀工程圖

3 結(jié)語

本文通過歸納T型葉根槽加工方法及對車削T型葉根橫槽的彎頭車刀進行設計。通過企業(yè)加工試制，加工的零件已完全達到相關精度要求。通過不斷探索、分析和改進，解決了部分加工難題，為今后此類型線圖形的加工提供了寶貴經(jīng)驗和數(shù)據(jù)資料。

[1]楊建明.數(shù)控加工工藝與編程[M].北京：北京理工大學出版社，2014.

[2]高曉丁.機械設計基礎[M].北京：中國紡織出版社，2014.

The Processing Method and Tool Design for T-type’s Blade Root Slot in Turbine Rotor

WANG Hao
(Department of Electrical Engineering, Jiangsu College of Safety Technology, Xuzhou 221011)

In a typical line of T-groove blade root for the study, then research and analysis of T-slot blade root structure. At the same time, to summarize the T-slot blade root processing methods, Put up attention problems in the process. At last, illustrates the design process of bent lathe tool.

T-slot blade root, bent lathe tool, processing