Обработка рабочих лопаток турбины К-1200-240 на фрезерных станках с ЧПУ

С целью увеличения КПД паровой турбины К-1200-240 ее рабочие лопатки изготовляются с цельным бандажом. Рабочий профиль такой лопатки (рис. 1) образуется криволинейными и плоскими поверхностями, внутренняя (корыто) и наружная (спинка) поверхности профиля, полка хвоста, бандаж, переходные галтельные поверхности, входная и выходная кромки. Поверхность полки хвоста, относящаяся к профилю, — плоскость, а поверхность бандажа — цилиндр радиуса Профиль рабочей части лопатки задан контрольными сечениями, описанными радиусографическим способом.
Согласно техническим требованиям, участки рабочей части профиля должны плавно соединять все сечения без изломов, выступов и впадин. Отклонения обработанных поверхностей от теоретического профиля не должны превышать 0,15 мм.
Наличие бандажа значительно затрудняет обработку рабочего профиля лопатки традиционными методами на копировальных станках. Кроме того, точность обработки, получаемая на копировальных станках, по ряду причин не отвечает техническим требованиям, предъявляемым к лопаткам. Поэтому объем ручных работ по шлифованию и доводке таких лопаток достаточно велик.
В отличие от копировальных станки с ЧПУ при соответствующей технологической подготовке обеспечивают высокую точность и производительность обработки сложных криволинейных поверхностей.
Для технологической подготовки обработки лопатки переменного сечения с бандажом на фрезерном станке с ЧПУ необходимо решить комплекс задач: технологическую, математическую и задачу программирования.
Технологическая задача включает в себя: выбор станка с ЧПУ, определение способа базирования и закрепления лопатки, установление зон обработки и переходов, выбор режущего инструмента, определение последовательности обработки, назначение режимов резания и т. д.
Математическая задача связана с геометрическими расчетами траекторий движений режущих инструментов при обработке поверхностей, образующих рабочий профиль лопатки.
Решение задачи программирования сводится к созданию системы автоматизированной подготовки управляющих программ фрезерования рабочего профиля лопатки на станке с ЧПУ, которая реализуется на ЭВМ.
Сотрудниками кафедры технологии машиностроения завода-втуза при ПО турбостроения «Ленинградский металлический завод» совместно с работниками объединения проведена соответствующая технологическая подготовка, которая позволила обрабатывать рабочие лопатки ц. в. д. и ц. с. д. турбины К-1200-240 на трех-координатных станках с ЧПУ моделей ЛФ-200ФЗ, 6Р11ФЗ и 6Р13ФЭ. Полная обработка рабочего профиля лопатки на данных станках с ЧПУ производилась за шесть операций с применением двух типоразмеров концевых радиусных фрез, допускающих большое число переточек при сохранении геометрических параметров. Шесть различных положений лопатки относительно режущего инструмента осуществлялись с помощью четырех групповых зажимных приспособлений, которые обеспечивали установку на станке любой лопатки ц. в. д. и ц. с. д.
На первой операции производилась окончательная обработка корыта, неполная обработка кромок и предварительная обработка полок хвоста и бандажа со стороны корыта. На второй операции — окончательная обработка спинки, доработка кромок и предварительная обработка полок со стороны спинки. На третьей и четвертой операциях производилась окончательная обработка полки хвос1а с галтелью, а на пятой и шестой — окончательная обработка бандажа с галтелью
На первых двух операциях обработка осуществлялась концевой цилиндрической радиусной фрезой при горизонтальном расположении оси лопатки. Последующие операции выполнялись при наклонном положении оси с использованием конической радиусной фрезы.
Спинка и корыто обрабатывались по методу фрезерования продольными строчками, а полки хвоста и бандажа — поперечными строчками Причем продольные строчки строились по схеме встречно-попутного фрезерования, а поперечные — по схеме попутного фрезерования Для обеспечения нормальных условий резания траектория движения фрезы при формировании строчек строилась из условия положительных приращений координат опорных точек по оси станка Это условие исключает опасность появления зоны нулевых скоростей резания и несвойственную для концевой радиусной фрезы работу в режиме сверления, который обычно приводит к поломке инструмента
Сами продольные строчки с целью улучшения процесса резания и упрощения последующих отделочных операций выбирались непрерывными на протяжении всей поверхности лопатки без выхода их на кромки
Количество продольных строчек рассчитывалось сообразно допустимой шероховатости поверхности Я2, радиуса фрезы и радиуса кривизны Я участков контуров поперечных сечений. Угловой Ц1аг ф между строчками на выпуклом участке контура определялся по формуле
Количество поперечных строчек при окончательном фрезеровании полок хвоста и бандажа определяется недоработанным участком, оставшимся после предварительного фрезерования полок на первой и второй операциях Величина этого участка зависит от радиуса фрезы, которой обрабатываются спинка и корыто. Поэтому диаметр цилиндрической концевой радиусной фрезы надо выбирать с таким расчетом, чтобы суммарное время полной обработки профиля было минимальным Параметры конической концевой радиусной фрезы определяются главным образом радиусом переходной галтельной поверхности, размерами полок хвоста и бандажа и требуемой жесткостью самой фрезы В частности, для обработки пятой ступени ц в. д рационально использовались цилиндрическая концевая радиусная фреза 0 40 мм с длиной режущей части 90 мм и коническая концевая радиусная фреза с углом конуса при вершине 12° и радиусом сферы 8 мм.