全 文 ：棕树型叶片汽道型线的数控加工
包志芬
(哈尔滨三维汽轮机叶片有限公司 ,哈尔滨 150076)
摘　要:叶片是汽轮机的主要部件之一 ,尤其它的汽道部分决定了汽轮机的发电功率 ,直接
影响到汽轮机产品的质量 ,也直接影响叶片的工作效果 ,进而直接影响整机的工作性能 ,叶片汽
道型线部分是复杂空间三坐标数据点 ,加工精度要求很高 ,加工难度很大。本文通过对叶片的
造型及数控编程 ,使大家对叶片类零件的数控加工过程有一个整体的了解 。
关键词:汽道型线;叶片实体造型;叶片型面的数控加工;编程
中图分类号:　　文献标识码:B　　文章编号:1009-3230(2008)05-0010-02
NC Machining for the Steam Passage Profile of Palm Tree Blade
BAO Zhi-fen
(Harbin Three Dimensional Turbine Blade Ltd., Harbin 150001 , China)
Abstract:The blade is one of main assembly units in a turbine , especially its steam passage decides the
efficiency of generating electricity from the turbine and directly affects quality of the turbine product.It al-
so affects work effect of the blade so that it directly affects the work performance of its complete machine.
The blade profile of steam passage consists of complex spatial 3D data points , its machining precise
requirement is very high so that it is more difficult to machine.This paper introduces the modeling and
programming for blades in order that the NC machining process for blade parts is known on the whole.
Key words:blade profile of steam passage;blade solid modeling;NC machining for blade profile sur-
face;programming
0　前言
叶片是汽轮机 、燃汽机的关键部件 ,担负着把
蒸汽的热能转化为机械能的重要任务。叶片的设
收稿日期:2008-04-11　　修订稿日期:2008-04-20
作者简介:包志芬(1963～ ),女 ,哈尔滨人 ,哈尔滨工业大学
夜大学学士学位毕业 ,现任职于哈尔滨三维汽轮
机叶片有限公司工程师 ,从事汽轮机叶片工艺编
制 、工装设计 、数控编程及研究工作。
计合理与否及其制造质量高低对汽轮机的效率及
寿命有着直接的影响 ,由于叶片的精度高 ,形状复
杂 ,加工难度大 ,且汽道部分为三维曲线 ,重点讨
论数控铣加工[ 1] 。
1　汽轮机叶片的加工工艺分析
由于叶片在工作中承受着高温 、高压 、极大的
离心力和蒸气的交变应力 ,为了保证汽轮机的效
10　　　　　　　　　　　　　　　　　应用能源技术　　　　　　　　　2008年第 5期(总第 125期)
率和叶片在使用中的安全性 ,叶片的材料都较为
特殊 ,如材料中含 Ni 、V 、N 等成分 ,硬度在 360HB
以上 ,加工性较差 ,同时叶片汽道部分(通流部分)
是一个光滑的空间曲面 ,其精度要求高 ,加工难度
大 ,对数控加工精度提出了很高的要求 。
2　叶片的实体造型
建立实体模型 ,该叶片属于自由曲面叶片 ,造
型过程比较复杂 ,而且其加工精度要求也较高。
首先构造截面曲线 ,将给定的数据输入软件中 ,通
过给定的数据连成光顺的样条曲线 ,由于对叶片
的型面有很高的要求 ,所以四段曲线在相连处要
求保持连续 ,否则会影响叶片的流体动力性能。
其次构造曲面 ,由所得的各截面通过曲线组操作
可以得到叶片汽道部分造型 ,由于汽道四张曲面
要求是光滑连接的 ,所以需要调整生成高质量的
曲面 ,最后叶片的叶根 、叶冠部分的造型 ,通过草
图将叶根 、叶冠画出平面图 ,然后拉伸得到根 、冠
实体 ,将得到的根 、冠实体与汽道部分经过缝合后
得到叶片的实体 。
3　叶片的 UG 加工[ 3]
3.1　坐标系的确定
UG的坐标包括绝对坐标 、工作坐标和加工坐
标 ,一般数控加工时要求加工坐标系与工作坐标
系一致。
3.2　刀具的选择
由于该叶片汽道部分为三维曲面 ,考虑到根 、
冠圆角处较弯曲 ,如刀具半径选择过大 ,零件加工
不完全 ,出现大的残留;刀具半径选择过小 ,切削
效率较低 ,故选用刀直径为 20球头铣刀来完成。
3.3　加工参数的设置
数控加工参数主要设置主轴转速 、走刀进给
速度 、步距 、加工余量 、走刀方向和进退刀方式等。
3.4　叶片型面的加工
在UG 加工模块中 ,对于叶片型面的加工通
常采用面驱动的方法来进行 ,可以通过驱动面的
大小来控制加工区域的大小 ,还可以控制刀具的
入刀点和步距走刀方向 、走刀方式等来达到很好
的加工效果。
3.5　叶片的加工仿真与后置处理
为了缩短程序调试周期和有效避免实际加工
中的过切现象 ,采用 UG软件系统进行加工仿真 ,
利用生成的数控程序进行模拟加工 ,可以直观的
看出干涉和过切现象 ,及时修改程序 ,这样节省了
大量的时间 ,避免了刀具的浪费 ,生成刀具路径后
进行后置处理 , 从而生成数控机床可用的 NC
代码 。
4　结语
通过对叶片的数控加工方法的研究 ,大大提
高了该零件批量生产的效率 ,叶片的数控加工涉
及到三维造型技术 ,计算机模拟及仿真加工技术
及后置处理等 。针对叶片的合理加工工艺方案 ,
以及合理的刀具和切削参数等多个环节和多方面
的技术 ,作者曾作了大量的基础工作 ,在生产中取
得了很好的效果 ,提出的叶片的数控编程法 ,不仅
对叶片类零件的造型及加工 ,也对其它自由类零
件的数控编程有一定的借鉴意义。
参考文献
[ 1] 　包志芬.三维汽道部分加工方法[ J] .机械工程师 ,
2008(5).
[ 2] 　张丽霞 ,苏莹.超临界导叶片机械加工及予装配[ J] .
机械工程师 , 2007(8).
[ 3] 　孙江宏 ,黄小龙 , 吴平良.Unigraphics V18.0 入门与实
例应用[ M] .北京:中国铁道出版社 , 2003.
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