燃气轮机轮盘数控加工技术分析

宋明强　苏波　郭晓伟

摘  要：该文主要针对燃气轮机轮盘数控加工技术进行分析，首先从对燃气轮机轮盘进行介绍，其次从燃气轮机轮盘数控加工技术现状展开较为深入的分析，并以此为依据，最后提出型面的数控车加工技术、轮盘零件的铣削加工技术、轮盘数控的榫槽拉销技术等燃气轮机轮盘数控加工技术。基于新时代发展背景下，通过合理排列拉刀与选择加工参数，有效确保燃气轮机轮盘数控加工质量，希望能为相关人士提供参考。

关键词：燃气轮机;轮盘;数控加工;加工技术

中图分类号：TG75        文献标志码：A

燃气轮机作为燃气发电设备与轮船等发电设备的核心设备，同时还是属于先进且复杂的成套动力机械装备。燃气轮机作为高科技的重要载体，代表着众多理论学科和工程领域发展的综合水平。而燃气轮机中的轮盘分为压气机轮盘与转子透平轮盘2种，其中压气机轮盘的轮槽型线是燕尾槽型，而转子透平轮盘的轮槽型线是枞树型，属于我国高技术水平与科技实力的主要体现方式，占有重要的战略地位。

1 燃气轮机轮盘

由套齿、轴、内腔、小孔等组建而成的燃气轮机轮盘，具有结构复杂等特点，组建而成的轮盘在发动机压气机转的过程当中具有重要作用。该研制件的所有车削加工都可以通过数控车床的方式进行完成，合理运用数控车床的加工精度高特点，通过准确的进刀量来保证难测量尺寸，第一面轴向长度100 mm范围内有与轴承配合表面，借助于公称直径为290 mm的螺纹和螺母相配。在辐板下的地方有一层严篦齿，辐板下方存有的齿深是通过加工从而造成的篦齿，而在辐板当中由于突出篦齿下端产生的狭窄型腔，在加工的过程当中需要通过走刀路线或者是刀具进行完成加工。為了能确保加工质量，则是需要在加工过程当中进行精心排列拉刀与加工参数。当前燃气轮机轮盘的加工工艺流程：数控正面车加工内、外轮廓尺寸→数控磨床磨削端面齿→立式数控拉床拉销榫槽→数控铣床钻冷却孔。

2 燃气轮机轮盘数控加工技术现状

从我国社会经济发展现状来看，制造业推动着我国社会经济发展。随着制造业的发展，使普通设备逐渐向着数控高精度设备发展，而且根据加工零件的复杂程度可看出，借助于高精度的刀具需求量正在逐渐提升，有关资料还表明，中国现已成为刀具的重要发展市场之一。现如今我国有很多生产燃气轮机的企业，象上海的汽轮机厂、东方汽轮机厂等，这些机厂都已经在轮盘加工当中积极引入了高速拉销机床。以上海的汽轮机厂为例，之前都是以火电作为发展的核心产品，汽轮机厂中的汽轮机转子叶根轮槽时常都会运用数控铣床的方式完成，该方法整体运用时间较长，且存在进度不高的问题，不仅不能充分满足燃气轮机转子轮盘叶片与榫槽的连接精度，甚至还会产生质量问题的。基于此，随着制造业的飞速发展，针对现有的燃气轮机轮盘数控加工技术进行创新，通过积极引进国外数控拉床及拉刀等方式，有效突破燃气轮机加工制造存在的问题。

3 燃气轮机轮盘数控加工技术分析

该文将从型面的数控车加工技术、轮盘零件的铣削加工技术、轮盘数控的榫槽拉销技术等多个方面，针对燃气轮机轮盘数控加工技术，展开较为深入的分析。

3.1 型面的数控车加工技术

其一，燃气轮机轮盘的敞开式型面就是属于容易进行加工的型面，可以通过车削参数的方式完成加工，象该件辐板处车加工选择使用转数S=55 r/min，进给f=0.2 mm/r，加工内孔选择转数S=48 r/min，进给f=0.2 mm/r。

其二，对于燃气轮机轮盘结构复杂的一面，则是需要人员能够先设计好进行加工的路线和方案，并且还要在加工的过程当中使用7种类型的刀片为辅助。在进行加工盘件端面或者是外圆等测量时，需要测量人员能够选择使用基准的位置，所谓基准位置就是加工辐板，由于辐板处存有篦齿，因此在加工的时候不能一次性完成，而是需要通过两次走刀的方式才能完成。

其三，在进行加工面狭窄沟槽结构的时候，有的卡圈槽深约10 mm，宽2.5 mm，而最窄处为4 mm;篦齿和辐板根部构建出一个上沟槽，其深度为13 mm，而窄处约为6 mm。这些结构在加工的过程当中，需要专业人员能够使用专用的刀具，先进行去除槽余量，针对已经去除的槽余量把其槽型打开，从而针对已经打开之后的槽开始加工工作，而在加工的过程当中，需要注重狭窄槽型的排屑问题。因为本身狭窄的槽型排屑就不畅通，如果在不畅通的基础上增添加工的刀具，就会导致打刀的问题产生，最终影响槽的尺寸。

其四，对于排屑问题而言，相关技术人员可以在加工1/3的地方进行重新进刀加工，进而解决排屑问题。假设在数控加工的过程当中，数控加工刀具和零件本身结构形成较差的效果，也就是加工轮盘篦下部分和小轴边接处形成的槽，就会导致刀具本身出现变形或者是零件变形等问题，从而导致零件呈现报废的现象。由此可见，在轮盘数控加工的过程当中，不仅需要合理选择加工参数，还需要针对刀具以及加工排屑等问题给予高度重视。

3.2 轮盘零件的铣削加工技术

轮盘卡圈槽并不是呈现连续的环面，而是由23个凸耳组建而成，与此同时，在零件的第一面短轴上有三处槽，促使铣加工中心工作台压紧零件，再一次性装夹完成铣凸耳与轴向槽的加工，从而在节省夹具的基础上，有效提升轮盘数控加工质量和加工效率。

3.3 轮盘数控的榫槽拉销技术

在燃气轮机轮盘的数控加工技术中，轮盘榫槽已经在燃气轮机轮中属于大尺寸榫槽，在拉销这一轮盘榫槽的时候，技术人员应当安排使用19把拉刀，而在19把拉刀当中其中有一把需要是全型备用拉刀，并且这一把拉刀要在最后使用，剩下的18把拉刀中需要有13把拉刀作为开槽拉刀，就是首先使用13把拉刀，然后其余5把拉刀则是作为拉销槽型拉刀，因为榫槽形状相对于其他形状而言体型较大，所以拉刀形状向外沿体现部分有很多，由于外沿拉刀部分多，从而导致拉刀的刚性较差，很有可能会在拉销的过程当中出现打刀的现象。那么为了能减少打刀现象的产生，需要拉销速度能够在4 mm/min～5 mm/min。

3.4 替换影响切削效率的刀具

在燃气轮机轮盘数控加工技术中，需要相关技术人员能够针对影响切削效率的刀具进行有效更换，新的刀具不仅切削轻快、效果好，还能有效提升轮盘加工的工作效率和安全性能。与此同时，通过工艺整合的方式，还可以将传统模式背景下的两把刀合并为一把，这样一来，不仅有效缩短了刀具的换刀时间，促使程序运行时间较短，还在一定程度上有效缩短了时间成本，从而降低了刀具的使用成本。

4 结语

综上所述，重型燃气轮机是我国功率最大的燃气轮机，并且在其制造方面一直都占据着我国的首要位置，相对于普通的汽轮机而言，燃气轮机不仅效率高具有自动化等优点，同时还能在面对复杂型面数控工时，具备更多的加工经验。但是燃气轮机的整体设计和制造过程对于汽轮机制造而言更加复杂和精密，所以，必定会在生产的过程当中面对严峻的挑战。但是轮盘数控加工技术对于燃气轮机发展而言具有重要的意义，充分掌握轮盘数据加工技术，不仅能为日后加工类似件，提供参考依据，还能有效提升整体的生产能力。

参考文献

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