CN117226156B - 一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了转子叶轮加工技术领域的一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法，包括S10：使T型铣刀移动至铣削位置；S20：使所述T型铣刀沿转子叶轮轴向进给以进行轴向直线铣削作业；S30：使T型铣刀退回到安全位置；S40：使T型铣刀转动预设角度；S50：使T型铣刀沿转子叶轮轴向进给以进行轴向直线铣削作业；重复S30～S50，直至T型铣刀的多次轴向直线铣削拟合出周向圆弧状的撑紧条槽插口。本发明采用T型铣刀对撑紧条槽插口进行轴向直线铣削作业方式，利用数学分析控制T型铣刀的铣削角度递增，并通过拟合加工使多次轴向直线铣削拟合成圆弧状的撑紧条槽插口，不仅保证了加工质量，还提高了加工效率。

Description

一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法

技术领域

本发明涉及转子叶轮加工技术领域，具体涉及一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法。

背景技术

在汽轮机转子中，采用撑紧条对转子上的侧装式叶片进行轴向固定的方式越来越多。撑紧条槽是设置在转子叶轮两端面上的T型环槽，将撑紧条安装在T型环槽内，可通过撑紧条限制侧装式叶片的轴向移动。而为了将撑紧条装入T型环槽，需要在撑紧条槽上加工与撑紧条外形相似的撑紧条槽插口，以便装入撑紧条。

大型汽轮机转子可以在轮槽铣削机床上加工，但对于中小型汽轮机转子而言，由于相邻两个转子叶轮的轴向间距狭小，无法使用铣削机床加工撑紧条槽插口，只能在数控镗床上使用T型铣刀进行粗加工，同时为避免撑紧条槽插口的周向尺寸过切，会导致过多残留并需要钳工修磨，因而存在工作量大且质量难以控制的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法，以解决现有撑紧条槽插口加工方法存在的工作量大和质量难以控制的技术问题。

本发明所采用的技术方案为：一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法，包括如下步骤：

S10：使T型铣刀移动至与撑紧条槽插口相对的铣削位置，并使所述T型铣刀的轴线与转子叶轮的轴线垂直相交；

S20：使所述T型铣刀沿所述转子叶轮轴向进给，用于对所述转子叶轮上T型环槽的凸缘进行轴向直线铣削；

S30：铣削完成后，使所述T型铣刀沿所述转子叶轮轴向退回到安全位置；

S40：使所述T型铣刀绕所述转子叶轮的轴线转动预设角度；

S50：使所述T型铣刀沿所述转子叶轮轴向进给，用于对所述转子叶轮上T型环槽的凸缘进行轴向直线铣削；

重复S30～S50，直至所述T型铣刀的多次轴向直线铣削拟合出周向圆弧状的所述撑紧条槽插口。

优选的，所述T型铣刀的轴线与所述撑紧条槽插口的中分面的夹角为β，θ-α_B≦β≦θ-α_A；

其中，θ为所述撑紧条槽插口的理论边线与所述撑紧条槽插口的中分面的夹角，α_B为所述T型铣刀在所述转子叶轮端面上实际铣削边线与所述T型铣刀的轴线在所述转子叶轮端面上投影线的夹角，α_A为所述T型铣刀在所述T型环槽的工作面上实际铣削边线与所述T型铣刀的轴线在所述T型环槽的工作面上投影线的夹角。

优选的，所述

其中，r为所述T型铣刀的铣削半径；h为所述T型铣刀外圆超过所述T型环槽的工作面的距离；H为所述转子叶轮端面到所述T型环槽的工作面的距离；R为所述撑紧条槽插口的大圆弧半径，L为所述撑紧条槽插口对应的弦长。

优选的，所述T型铣刀安装于五轴联动机床上，且所述T型铣刀与所述五轴联动机床的主轴线重合。

优选的，所述T型铣刀的预设角度为0.5°～1.5°。

优选的，所述T型铣刀的预设角度为1°。

本发明的有益效果：

本发明采用T型铣刀对撑紧条槽插口进行轴向直线铣削作业方式，利用数学分析控制T型铣刀的铣削角度递增，以通过拟合加工使多次轴向直线铣削拟合成圆弧状的撑紧条槽插口，不仅保证了加工质量，还提高了加工效率。

附图说明

图1为本发明的汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削加工示意图；

图2为转子叶轮的主视图；

图3为图2中的A-A视图；

图4为图2中的B-B视图；

图5为转子叶轮的局部立体示意图；

图6为T型铣刀对T型环槽的外轮廓铣削示意图；

图7为撑紧条槽插口铣削加工主视图。

图中附图标记说明：

10、转子叶轮；

20、T型环槽；

21、工作面；

30、撑紧条槽插口；

31、铣削圆弧面；

40、T型铣刀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例，如图1-图7所示，一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法，该方法包括如下步骤：

S10：使T型铣刀40沿转子叶轮10径向移动至与撑紧条槽插口30相对的铣削位置，并使T型铣刀40的轴线与转子叶轮10的轴线垂直相交。

S20：使T型铣刀40沿转子叶轮10轴向进给，用于对转子叶轮10上T型环槽20的凸缘进行轴向直线铣削。

S30：单次轴向直线铣削完成后，使T型铣刀40沿转子叶轮10轴向退回到安全位置。

S40：使T型铣刀40绕转子叶轮10的轴线转动预设角度，以使T型铣刀40转动至下一铣削位置。

S50：使T型铣刀40沿转子叶轮10轴向进给，用于对转子叶轮10上T型环槽20的凸缘进行轴向直线铣削。

重复S30～S50，直至T型铣刀40的多次轴向直线铣削拟合出周向圆弧状的撑紧条槽插口30。

本申请采用T型铣刀40对撑紧条槽插口30进行轴向直线铣削作业的方式，利用数学分析控制T型铣刀40的铣削角度递增，以通过拟合加工使多次轴向直线铣削拟合成圆弧状的撑紧条槽插口30，不仅可以保证加工质量，还可提高加工效率。

在一具体实施例中，如图2-图7所述，T型铣刀40在每次轴向直线铣削作业时，T型铣刀40的轴线均与转子叶轮10的轴线垂直相交，通过T型铣刀40沿转子叶轮10的轴向移动对转子叶轮10的撑紧条槽插口30进行轴向铣削作业。其中，撑紧条槽插口30所对应的圆心角为2θ，弦长为L，也就是撑紧条槽插口30的理论边线与撑紧条槽插口30的中分面的夹角为θ；T型铣刀40在转子叶轮10端面上实际铣削边线B-B与T型铣刀40的轴线OC在转子叶轮10端面上投影线的夹角为α_B；T型铣刀40在T型环槽20的工作面21上实际铣削边线A-A与T型铣刀40的轴线OC在T型环槽20的工作面21上投影线的夹角为α_A；θ-α_B≦β≦θ-α_A。转子叶轮10端面上实际铣削边线B-B和T型环槽20的工作面21上实际铣削边线A-A之间为铣削圆弧面31。

具体的，如图6、图7所示，T型铣刀40在每次直线铣削作业时，T型铣刀40的铣削半径为r，T型铣刀40外圆超过T型环槽20的工作面21的距离为h，转子叶轮10端面到T型环槽20的工作面21的距离为H，T型铣刀40在转子叶轮10端面上实际铣削边线B-B与T型铣刀40的轴线OC在转子叶轮10端面上投影线的距离为BC；T型铣刀40在T型环槽20的工作面21上实际铣削边线A-A与T型铣刀40的轴线OC在T型环槽20的工作面21上投影线的距离为AC。

其中，

如图6、图7所示，OC为T型铣刀40轴线，A-C直线为T型铣刀40在T型环槽20的工作面21实际切削部分在转子叶轮10端面上的投影，B-C直线为T型铣刀40在转子叶轮10端面上实际切削部分，R为撑紧条槽插口30的大圆弧半径，L为撑紧条槽插口30要保证的宽度(弦长)，θ为撑紧条槽插口30的理论张开角度的一半，α为刀具实际加工位置与T型铣刀40轴线的夹角。

其中，

通过实际加工分析可知，撑紧条槽插口30的理论边线应位于转子叶轮10端面上的实际铣削边线B-B与T型环槽20的工作面21上的实际铣削边线A-A之间。当理论边线与实际铣削边线B-B重合时，T型铣刀40的轴线OC与撑紧条槽插口30的中分面的实际夹角为：β_min＝θ-α_B；当理论边线与实际铣削边线A-A重合时，T型铣刀40的轴线OC与撑紧条槽插口30的中分面的实际夹角为：β_max＝θ-α_A，且此时撑紧条槽插口30不需要钳工修磨即可装入撑紧条。

在一具体实施例中，T型铣刀40安装于五轴联动机床上，且T型铣刀40与五轴联动机床的主轴线重合，也即OC为机床主轴线。如此设置，将T型铣刀40安装于五轴联动机床上，并使T型铣刀40轴线与机床主轴线重合，可通过五轴联动机床驱动T型铣刀40绕转子叶轮10轴线转动预设角度，并进行下次轴向直线铣削作业。

具体的，如图7所示，在撑紧条槽插口30的加工过程中，T型铣刀40先沿Z轴定位到与撑紧条槽插口30正对的铣削位置，然后沿Y轴轴向进给，加工到位后，退回到安全位置。五轴联动机床驱动T型铣刀40顺时针转动一个预设角度，进行下一次轴向直线铣削作业，并通过多次轴向直线铣削作业拟合出圆弧状的撑紧条槽插口30，且撑紧条槽插口30的圆心角与理论圆心角相等。其中，直线拟合精度与T型铣刀40转动的预设角度有关，预设角度越小，拟合越精确，完成撑紧条槽插口30的加工质量也越高。

优选的，T型铣刀40转动时的预设角度为0.5°～1.5°。如此设置，是因为T型铣刀40转动时的预设角度越小，圆弧状的撑紧条槽插口30拟合精度越高。当预设角度大于1.5°时，由于拟合精度较低，无法满足使用要求；当预设角度小于0.5°时，虽然拟合精度高，但会导致T型铣刀40轴向直线铣削作业次数较多，影响加工效率。

更优选的，T型铣刀40转动时的预设角度为1°。

与现有技术相比，本申请至少具有以下有益技术效果：

本申请通过五轴联动机床驱动T型铣刀40对转子叶轮10进行轴向铣削作业，并通过数学模型分析获取的理论加工数据控制T型铣刀40的铣削角度逐渐增加，使得多次轴向直线铣削拟合出圆弧状的撑紧条槽插口30，不仅保证了撑紧条槽插口30加工效率，降低了成本，还提高了撑紧条槽插口30的加工质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10：使T型铣刀（40）移动至与撑紧条槽插口（30）相对的铣削位置，并使所述T型铣刀（40）的轴线与转子叶轮（10）的轴线垂直相交；

S20：使所述T型铣刀（40）沿所述转子叶轮（10）轴向进给，用于对所述转子叶轮（10）上T型环槽（20）的凸缘进行轴向直线铣削；

S30：铣削完成后，使所述T型铣刀（40）沿所述转子叶轮（10）轴向退回到安全位置；

S40：使所述T型铣刀（40）绕所述转子叶轮（10）的轴线转动预设角度；

S50：使所述T型铣刀（40）沿所述转子叶轮（10）轴向进给，用于对所述转子叶轮（10）上T型环槽（20）的凸缘进行轴向直线铣削；

重复S30～S50，直至所述T型铣刀（40）的多次轴向直线铣削拟合出周向圆弧状的所述撑紧条槽插口（30）；

所述T型铣刀（40）的轴线与所述撑紧条槽插口（30）的中分面的夹角为β，θ-α_B≦β≦θ-α_A；

其中，θ为所述撑紧条槽插口（30）的理论边线与所述撑紧条槽插口（30）的中分面的夹角，α_B为所述T型铣刀（40）在所述转子叶轮（10）端面上实际铣削边线与所述T型铣刀（40）的轴线在所述转子叶轮（10）端面上投影线的夹角，α_A为所述T型铣刀（40）在所述T型环槽（20）的工作面（21）上实际铣削边线与所述T型铣刀（40）的轴线在所述T型环槽（20）的工作面（21）上投影线的夹角；

θ=；

α_B=；

α_A=；

其中，r为所述T型铣刀（40）的铣削半径；h为所述T型铣刀（40）外圆超过所述T型环槽（20）的工作面（21）的距离；H为所述转子叶轮（10）端面到所述T型环槽（20）的工作面（21）的距离；R为所述撑紧条槽插口（30）的大圆弧半径，L为所述撑紧条槽插口（30）对应的弦长。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法，其特征在于，所述T型铣刀（40）安装于五轴联动机床上，且所述T型铣刀（40）与所述五轴联动机床的主轴线重合。

3.根据权利要求1所述的一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法，其特征在于，所述T型铣刀（40）的预设角度为0.5°～1.5°。

4.根据权利要求3所述的一种汽轮机转子叶轮上撑紧条槽插口铣削方法，其特征在于，所述T型铣刀（40）的预设角度为1°。