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镗工技师考试论文完整版

德阳广播电视大学

毕业论文

核电高压隔板叶冠工艺改进

姓名:

付翔

学号:

20081510040390

专业:

机械制造及自动化

工作单位:

东方汽轮机有限公司

2010年9月

摘要

核电高压隔板是核电汽轮机组中的核心部件之一。

因此，该隔板的加工效率和加工质量就显得举足轻重。

由于核电隔板设计要求和技术要求都要比常规机组隔板要高

很多。

譬如中分面要求加工多个销螺孔；外内环中分面不在一条直线上；上下半密封

键槽长度不一样、宽度不一样、深度不一样等。

这给加工过程中所要达到的工艺要求

带来不小的难度。

经过多次革新加工手段克服了该隔板的一个个加工难题。

但叶冠的

加工成为该隔板的加工过程的瓶颈，一直不能达到工艺要求及设计要求，因此不断探

索对叶冠加工的有效方法，成为解决工艺问题的一个重要课题。

下面将对核电高压9

级隔板在Φ160数控镗床上对叶冠的加工方法进行重点阐述。

并通过零件的实际加

工、检验，说明该方案是合理的，成功的。

关键词：

数控机床、宏程序、刀具切削轨迹、分量逼近切削方式、包络曲线。

主题词：

用先进且简单有效的方法持续改进产品的加工方案，提高产品的加工品质和加工效率，降低工人劳动强度。

工艺分析及措施：

通过对图样的分析发现,隔板外环中分面为理论中分面，内环一侧凸出，另一侧凹进，叶冠也是如此，叶冠凸出的一侧隔板内环凹进。

叶冠缺口的一侧内环凸出。

加工完后要求凸出的叶冠和另一半的凹进叶冠缺口按图示要求配合。

（查看附图A）在凸出的一侧叶冠有5*45°倒角的地方相对的另一半凹进的叶冠缺口为R5的圆弧，此目的防止配合时发生干涉，并消除应力等。

（查看附图B、C）外环和内环不在一条直线上，注意控制尺寸a。

叶冠与A基准在垂直方向存在角度α，（查看附图A）与之相邻存在一个5*45°倒角。

（参见附图A）特别是叶冠缺口的一侧在G19平面投影（Y、Z平面）投影与A基准在垂直方向呈110°的拐角而并非R5，此前没能准确的分析几何要素及工艺要求，使用Φ10球头铣刀将其加工成圆弧，结果与图示不符。

（将110°拐角加工成R5往往通过钳工处理才能勉强达到配合）

综上要素，构成了在三维空间如附图A所示的复杂加工几何要素的形体，

针对以上要求和问题，结合现有设备实际（Φ160数控镗床），在制定加工工艺方案是应从以下几个方面采取措施：

据上述几何要素确定采用该数控机床的西门子840D宏程序来实施分量逼近切削方式对叶冠进行加工。

叶冠分为粗加工、精加工，两个阶段。

粗加工去掉多余金属，这样有利于保证在对叶冠实施精加工时尺寸要求和粗糙度要求，为精加工打好基础。

同时这样也利于防止刀具因多次进行分量逼近切削所带来的刀具磨损甚至损坏影响加工效率和加工质量。

精加工采用较小的切削分量，合适的刀具大小，合理的切削参数对其所要求几何要素和工艺要求做最后的处理。

在加工之前应当对该形体进行几何要素拆解才能编制出数控加工程序（对照附图A、B、C，参见下图1、图2）

通过观察发现图示1中要让数控机床加工出此圆弧面，通过R刀具加工可以实现的，但在图示2中可以发现加工面与A基准在Y方向存在角度，所以排除了R刀具进行切削方法。

如果用R刀在X轴方向切削时，结果并非角度而是圆弧。

查看附图A，发现在G17（X、Y平面）平面内叶冠凸出的一侧在2个加工面的拐角为5*45°倒角，在叶冠缺口的一侧为R5，因此决定了在进行精加工时刀具大小为Φ10乃至更小，为了缩减编程所带来的工作量在这里采用Φ10的刀具。

通过以上条件，说明我们采用数控机床分量逼近切削方式的合理性和可行性及唯一性。

因此在要将其加工出来，刀具的走到轨迹必须在其加工面形成包络曲线。

此叶冠的加工难度在于加工图示1圆弧的同时要将图示2中的角度切削出来。

即采用西门子840D宏程序进行分量逼近切削方式的走刀轨迹所形成的包络曲线能够将其轮廓做到准确无误的描述。

图1中，数控机床要将每次在X，Z的进刀分量做到自动计算其表达式为：

Z=5-5*SIN（R2）

X=-5+5*COS（R2）（CHR=5）

图2中，数控机床在进行圆弧切削时，当在Y轴运行到拐点时在X轴运行方向对角度进行切削时,要让数控机床能自动计算出Z轴的每次分量进给在Y轴上所产生的分量结果所带来Y轴的尺寸变化。

其表达式为：

Y=80*TAN（20）-（TAN（20）*75+5*SIN（R2）*TAN（20））

图2中在进行切削时所形成的初始锯齿计算方法和切削至圆弧起始点位置之后所形成的锯齿计算方法分别为：

Y=TAN20°*（R1）、Y=TAN20°*（5*SIN（R2））。

所以应当注意控制尺寸J（参看附图3）分量越小，刀具所留下的锯齿越小，根据工艺要求应选用较小的切削分量把J尺寸控制在中差。

（以上表达式中数据为核电隔板高压9级中采集，根据刀具的补偿方向和坐标轴的零点作为参考，不作为唯一标准，其中R1为Z轴初始变量，R2为进行R加工时的角度变量，具体尺寸配合附图3、查看附图4）

实施过程：

将隔板A基准向上，即出气侧向上，中分面朝向主轴，平放在3个等高垫铁上。

按照与叶片叶根直接相关的立车基准找平，做到与镗床G18（X、Z平面）平面平行，允许误差0.05mm。

在找平过程中由于核电高压9级径向尺寸比较大，主轴伸太长搭头多所带来的找平假象，应当采用V轴移动（工作台的前后移动）代替Z轴的移动的办法来消除。

建立工件坐标系，将Y方向零点设置在理论的A基准，把X方向零点设置的理论隔板中心，目的是为了方便程序编制。

加工叶冠先要将中分面加工出来，首先要将中分面见光，然后用百分表检测中分面与立车基准圆的尺寸来考量中分面的加工余量。

将中分面加工好后，加工叶冠粗铣可以用Φ20直角合金铣刀，精铣采用Φ10直角合金铣刀。

对叶冠进行加工时由于尺寸位置不一致，走刀轨迹方向不一致，针对凸出和凹进的内外环侧处叶冠编制4个加工程序。

在编制程序时要分别使用数控系统坐标平移指令（TRANS），将X、Y、Z、W的坐标平移到与叶冠直接相关的尺寸链上，目的方便编程和计算尺寸，通常将Z、W零点设置在理论中分面对外环处叶冠进行加工。

在加工内环处叶冠注意平移尺寸a，Y向零点在加工内外环叶冠时分别平移到距基准A的Yb和Ys尺寸上，X零点根据位置不同分别平移Fe、Me、Fi、Mi尺寸上。

（具体尺寸参见附图4）程序的首次试切削应单段执行，当完整的走完一次分量切削轨迹后可连续执行，在加工快接近根部R时应当单段执行，检查运行位置及余程是否正确，因为在此即将进行圆弧和角度的综合切削，目的是为防止因细小的疏忽导致质量事故。

经过测量完全符合图示要求，同时经过上下半配合检测完全达到配合要求。

前面所提到的锯齿问题，采用较小的分量切削方式粗糙度能达到Ra3.2以上，完全符合图示要求。

编译此宏程序是充分利用三角形与角度的函数值关系。

，此加工程序可实现小切深、高转速、大进给且连续不断的走刀方式，可大大提高产品的加工效率和工艺质量，符合当今最新机械加工理念。

该方法创造性的采用西门子840D数控系统宏技术解决复杂几何零件的加工方法。

为我国核电机组的研发提供了加工技术支持，实现公司对核电隔板技术的研发目标。

具有较高的技术价值和应用价值，同时也降低了工人的劳动强度。

附图:

附图A中坐标系为在工件在镗床上建立的坐标系，不作为其他机床坐标系，文中也以此来作为说明基准。

附图D所提供的为核电高压9级隔板尺寸，不作为其他隔板的尺寸要求，文中与之相关的均采集于此。

附：

数控程序（数控程序数据均采集与高压9级隔板加工图，部分见附图D）

右侧内外环处加工程序

左侧内外环处叶冠加工程序

倒角：

叶冠4个垂直方向（Y向）倒角程序