«Посвящается светлой памяти профессора Николая Яковлевича Баумана В.А. Новиков ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И МОНТАЖА ПАРОВЫХ И ГАЗОВЫХ ТУРБИН Учебное электронное текстовое издание Подготовлено кафедрой Турбины и двигатели ...»

Схема технологического процесса механической обработки коротких лопаток постоянного сечения с плоским прямоугольным хвостом (тип 4345) 1. Рубка заготовок на прессе 3. Фрезерование первой плоскости* 7. Фрезерование торцов 8. Фрезерование боков рабочей части на двухшпиндельном станке 9. Фрезерование наружного профиля 10. Фрезерование наружного обкаткой предварительно профиля окончательно по копиру на 11. Сверление и развертывание 12. Фрезерование внутренней равнутреннего профиля на револьвер- диальной плоскости предварительно 13. Фрезерование внутренней ради- 14. Фрезерование наружной раальной плоскости окончательно диальной плоскости предварительно 15. Фрезерование наружной ради- 16. Сборка лопаток в приспособлеальной плоскости окончательно ние для точения профиля хвоста 17. Точение профиля хвоста с пере- 18. Разработка приспособления, установкой приспособления в сборе снятие лопаток и опиловка заусениц 19. Фрезерование головки 20. Фрезерование припуска на шипе 23. Шлифование и полирование рабочей части кромок лопатки по чертежу 25. Магнитное и кислотное испытания 26. Окончательный контроль * Типовые пооперационные требования к шероховатости обработанной поверхности у лопаток всех видов.

Операции обозначены порядковыми номерами:

Ra = 2,5 мкм – 4, 6, 10, 11, 13, 15, 16, 21, 22, 24;

Схема технологического процесса механической обработки коротких лопаток (см. табл. 20) с применением станков с ЧПУ и точно штампованной заготовки при крупносерийном производстве 1. Слесарная. Снять облой на заточном станке 2. Подрезать торец головки и зацентровать на станке МР 3. Фрезеровать четыре плоскости хвоста на вертикально фрезерном станке с программным управлением (ПУ) 1, 2 – установы, располагаемые на основании приспособления; 3 – поворотная цифры в кружках показывают порядок обработки поверхности хвоста 4. Фрезеровать фаску на наружной радиальной плоскости хвоста 5. Слесарная. Запилить внутреннюю радиальную плоскость в месте перехода от внутренней галтели 6. Слесарная. Собрать лопатки в приспособлении для точения профиля хвоста. Разобрать после точения и опиловки заусениц Примечание. Выполняется аналогично операциям 16 и 18 (см. табл. 20) 7. Точить профиль хвоста с переустановкой приспособления в сборе с лопатками Примечание. Выполняется аналогично операции 17 (см. табл. 20) 8. Фрезеровать облегченные головки у заготовок со стороны внутреннего 9. Фрезеровать на станке с ПУ 6Р13ФЗ внутренний профиль, галтель, кромки входа по ширине лопатки, кромку выхода на высоте выступания 10. Фрезеровать галтель наружного профиля на станке с ПУ 6Ф13ФЗ- Наименование и эскиз операции 11. Шлифовать наружный профиль на станке Хш-6- 12. Контроль профиля по геометрии 13. Отрезать технологический припуск 15. Фрезерная. Обточить головку и зенковать 16. Слесарная. Опилить выходную кромку края свеса, заусенцы граней 17. Полировать внутренний и наружный профили, кромки и галтели безразмерно 18. Окончательный контроль. Проверка размеров и клеймения. Кислотные *При изготовлении лопаток первых 8-10 ступеней роторов ВД, отличающихся, как правило, только размером длины рабочей части, заготовку следует заказывать по чертежу лопатки последней ступени.

Схемы поэлементного технологического процесса механической обработки лопатки переменного сечения нелинейчатой формы с плоским Профиль лопатки №1178 ЛМЗ Профиль хвоста №551 ЛМЗ 1. Контроль заготовки и правка по 2. Фрезерование внутренней радимере надобности альной плоскости хвоста предварительно; бобышки и торцов – окончательно 3. Фрезерование боковой плоскости 4. Фрезерование наружной радиальхвоста и бобышки со стороны вход- ной плоскости хвоста (предвариной кромки тельно) и бобышки 5. Фрезерование боковой плоскости 6. Перенос обозначения шифра махвоста и бобышки со стороны вы- териала и порядкового номера на 7. Фрезерование наружного профиля 8. Фрезерование внутренней галтели предварительно по копиру на копи- предварительно по копиру на копировально-фрезерном станке УФ-30 ровально-фрезерном станке ОФМ 9. Фрезерование внутренней гал- 10. Строгание внутреннего профиля тели окончательно на станке ОФ- предварительно на копировальноМ по копиру (см. эскиз к опера- строгальном станке ГД- ции 8) 11. Фрезерование входной кромки 12. Фрезерование выходной 13. Фрезерование внутренней ради- 14. Фрезерование наружной радиальной плоскости окончательно альной плоскости окончательно 15. Строгание выходной кромки со 16. Строгание внутреннего профиля стороны внутреннего профиля на окончательно на копировальнокопировально-строгальном станке строгальном станке ГД- ГД- 17. Фрезерование наружного про- 18. Фрезерование наружной галтели филя окончательно по копиру на по копиру на станке ОФ-31М* станке УФ- 19. Сверление и зенкерование от- 20. Фрезерование пазов хвоста с верстий под прорезку пазов хвоста припуском на шлифование 21. Шлифование пазов на специаль- 22. Шлифование и полирование 23. Шлифование и полирование на- 24. Сверление и зенкерование отружного профиля верстий под скрепляющую проволоку 25. Обработка галтелей у отверстий 26. Опиливание кромок и фасок лопод проволоку патки по чертежу 27. Окончательный контроль разме- 28. Фрезерование полуотверстий в 29. Отрезка технологического при- 30. Фрезерование торца головки по 31. Фрезерование утонения головки 32. Шлифование утонения и глянцевание рабочей части (безмерное полирование) 33. Контроль на дефектоскопе 34. Развешивание лопаток на моментных весах Обозначения:

* При наличии токарно-копировальных станков возможна обработка галтели точением.

** Более целесообразным, как показали опыты, должно стать протягивание (после полного освоения этого метода).

Схема технологического процесса механической обработки рабочей лопатки компрессора газовой турбины (тип 4369) 1. Фрезерование торца заготовки 2. Фрезерование центров с двух сторон заготовки 3. Фрезерование боковых сторон 4. Предельное фрезерование наружхвоста ной радиальной плоскости хвоста с 5. Чистовое фрезерование наружной 6. Предварительное фрезерование радиальной плоскости хвоста внутренней радиальной плоскости 7. Чистовое фрезерование внутрен- 8. Опиливание заусенцев ней радиальной плоскости хвоста 9. Предварительное фрезерование 10. Фрезерование профиля хвоста под обработку профиля хвоста с окончательное припуском 0,55 мм на сторону 11. Фрезерование галтелей на копи- 12. Фрезерование входной и выходровально-фрезерном станке типа ной кромок по радиусу на копироК вально-фрезерном станке 13. Чистовое фрезерование внут- 14. Чистовое фрезерование наружреннего профиля на копировально- ного профиля на копировальнофрезерном станке фрезерном станке 15. Фрезерование галтельной час- 16. Шлифование профиля лопатки ти (до начала галтелей) на копиро- на ленточно-шлифовальном станке вально-фрезерном станке типа 642К ЛШ- 17. Шлифование корневой части 18. Опиливание кромок и полная профиля пера и галтелей слесарная отделка лопатки 19. Окончательный контроль рабо- 20. Фрезерование торца хвоста чей части по профилю и по размерам радиальной и аксиальной установок 21. Выбор металла в хвостовике для 22. Отрезка технологического приоблегчения лопатки пуска 23. Опиливание заусенцев. Контроль 24. Проверка лопатки люминесвнешним осмотром центным методом 25. Полирование (безразмерное) ра- 26. Взвешивание лопаток на мобочей части ментных весах Маршрутный технологический процесс механической обработки рабочей лопатки* последней ступени паровой турбины Т-250/300- Номер, наименование и содержание операции Номер обрабатываемой поверхности 0. Контрольная: входной контроль.

Проверить соответствие сертификата с маркировкой номера плавки, наличие технической документации. Проверить размеры заготовки по чертежу. Клеймить номер лопатки** 1. Фрезерная на станке с ЧПУ мод. 6305Ф4С2*** 12, 26, 23, 1, 14, 18, ("обрабатывающий центр"). Фрезеровать поверх- 14а, 18а, 15, 17, 1а ности хвоста и бобышки в последовательности, указанной расстановкой номеров поверхностей.

Поверхности 15 и 17 обработать без образования зубчиков. Точить бобышку (вид Г, рис. 54).

2. Фрезерная на станке с ЧПУ мод 6Р13Ф301****. 9, Фрезеровать кромки паропуска и паровыпуска 3. Копировально-фрезерная на станке ST-215. от 21 до 21б Фрезеровать круговыми поперечными строчками от 20 до 20а наружной и внутренней профили рабочей части и 22, галтели предварительно и окончательно 4. Шлифовальная ручная на шлифовальной бабке 20, 21, ДШ-96. Шлифовать внутренний профиль и галтель внутреннего профиля 5. Шлифовальная на шлифовальной бабке ДШ-96. 21-21б Шлифовать наружный профиль, наружную галтель и радиус входной кромки 6. Полирование на шлифовальной бабке ДШ-96. 20-20а Полировать внутренний и наружный профили, 21-21б входную кромку и галтели безразмерно 9, 11, 7. Слесарная.

Запилить радиусы на кромках входа и выхода и 9, свес выходной кромки у хвоста 8. Фрезерная на станке 6Н13П.

Фрезеровать площадки под стеллитовые пластинки в верхней части входной кромки аналогично поз. 26 и 27 рис. 32. На рис. 54 не показаны 9. Слесарная.

Запилить кромку входа на длине площадок под стеллитовые пластинки. Пластинки подогнать без качки Номер, наименование и содержание операции Номер обрабатываемой поверхности 10. Шлифовальная на ДШ-96.

Шлифовать кромку на учете, подготовленном под припайку стеллитовых пластинок 11. Паяльная на высокочастотной установке ВЧИ-63.

Высокочастотная пайка по инструкции отдела сварки 12. Шлифовальная на ДШ-96.

Зачистить следы пайки со стеллитовыми пластинками 13. Фрезерная на станке с ЧПУ мод. ТН-225.

Фрезеровать зубцы хвоста 14. Сверлильная на универсальном станке мод. 2150 8 (3 отверстия) 15. Слесарная.

Перенести клейма порядковых номеров с торцов бо- бышек на торцы хвостов 16. Шлифовальная на станке мод. 8240.

Отрезать головной технологический припуск 17. Фрезерная на станке ГФ мод. 6Г82.

18. Фрезерная на вертикально-фрезерном станке 19. Фрезерная на вертикально-фрезерном станке 6Н13.

Зенкеровать отверстия со стороны наружного профиля предварительно по эталону 20. Слесарная.

Зенкеровать вручную отверстия со стороны наруж- 8 (3 отверстия) ного и внутреннего профиля 21. Шлифовальная на ДШ-96.

Снять выступающие концы стеллитовых пластинок 9, заподлицо с торцами лопаток 23. Слесарная.

Зачистить отверстия, радиусы в переходах с профиля на плоскость, края свеса кромок – по эталону 24. Полировальная на ДШ-96.

Полировать кромки Номер, наименование и содержание операции Номер обрабатываемой поверхности 25. Полировальная.

Полировать внутренний и наружный профили и галтели безразмерно с проверкой по эталону 26. Слесарная.

Перенести клеймо порядкового номера лопатки с торца хвоста (поверхность 26) на поверхность пояска (поверхность 14б) 27. Полировальная на ДШ-96.

Шлифовать и полировать бока хвоста и торец хво- 14а, 18а, 12, 24, ста под контроль на трещины 28. Слесарная.

Перенести клеймо порядкового номера лопатки с поверхности 14б на плоскость 18а – со стороны входа пара 29. Контроль ЦЗЛ материала на трещины.

Путем травления торцевой и боковых поверхностей хвоста 30. Контроль ЦЗЛ качества материала лопаток по инструкции отдела главного металлурга (ОГМет) с использованием дефектоскопа УМДВ- 31. Промывочная.

Промывка лопаток в ванне после дефектоскопии по инструкции ОГМет 32. Контроль ЦЗЛ.

Ультразвуковая дефектоскопия выходных кромок лопаток по инструкции ОГМет 33. Контроль ЦЗЛ.

Проверка материала лопаток на стилоскопе 34. Окончательный контроль ОТК.

Проверить наличие клейм пооперационного контроля; проверить навалы*****; заполнить паспорт по установленной форме; клеймить шифр окончательного контроля на площадке пояска (поверхность 14б) 35. Вибролабораторная.

Испытать лопатки на вибрацию. Заполнить паспорт по установленной форме Номер, наименование и содержание операции Номер обрабатываемой поверхности 36. Слесарная.

Развеска лопаток на настольных весах (ГОСТ 13882-68). Теоретический вес – 10,4 кг. Допускаемое отклонение ± 150 г 37. Слесарная.

Развеска лопаток на моментных весах (Определение статического момента) * Длина лопатки – 10008 мм. Ширина хвоста наибольшая 195 мм. Заготовка – штамповка (см. табл. 9). Материал сталь 15Х11МФШ. Длина заготовки с технологическими припусками 1125,5 мм. Ширина хвоста наибольшая 205 мм. Масса заготовки 25 кг. Эскиз обработки – рис. 54.

** Размеры заготовки по операциям, места клеймения и другие технические требования к выполнению операций указываются в эскизах, разрабатываемых технологами по формам 5 и 5а ГОСТ 3.1105-74.

*** Станок модели 6305Ф4С2, названный "обрабатывающий центр", обладает широкими возможностями. На нем можно сверлить и растачивать отверстия, обтачивать элементы детали по наружному диаметру, фрезеровать плоские и профильные поверхности. Станок снабжен цепным инструментальным магазином на 30 инструментальных блоков, поворотным столом, включенным в систему ЧПУ. Кроме поворота стол имеет возможность перемещения в продольном и поперечном направлениях. Указанные возможности позволили объединить в одной операции обработку одиннадцати поверхностей технологически различной формы.

**** Общие замечания к выбору станков с ЧПУ:

Станки с ЧПУ многообразны по назначению, размерам и устройствам ЧПУ.

Технологическая документация для обработки на станках с ЧПУ значительно отличается от традиционной (см., например, эскизы обработки в табл. 21). Сведения, характеризующие технологические возможности той или иной модели станков с ЧПУ, могут быть почерпнуты из каталогов, а также из паспортов.

Конструкция деталей, намеченных для обработки на станках с ЧПУ, должна быть отработана на технологичность в соответствии с требованиям технологовпрограммистов.

***** Навалами называются отклонения от размеров, определяющих расположение рабочей части лопаток относительно баз в аксиальном и тангенциальном направлениях.

Рис. 54. Технологический эскиз к таблицам 24 и Маршрутный технологический процесс механической обработки рабочей лопатки* последней ступени паровой турбины К-1000-60/ Номер, наименование и содержание операции Номер обрабатываемой поверхности 0. Контрольная. Проверить соответствие данных сертификата маркировке номеров плавки на заготовках, наличие полного комплекта технической документации. Проверить линейные размеры, кривизну заготовки. Клеймить номер лопатки 1. Фрезерная. Фрезеровать торец припуска у голов- ной части. Опилить заусенцы** 2. Фрезерная. Фрезеровать уступ на головном при- пуске со стороны внутреннего профиля 3. Слесарная. Перенести клейма шифра плавки и номера лопатки на торец головного припуска 4. Фрезерная. Фрезеровать уступы со стороны внутреннего профиля хвостовой части, у внутренней галтели (базы для операции 7) 5. Фрезерная. Фрезеровать бока хвоста по ширине 13, 23, 12, нижней прямолинейной части хвоста предварительно за 2 прохода 6. Фрезерная. Фрезеровать облицовку хвоста окон- 13, 23, 12, чательно набором фрез правых и левых. Настройку приспособления для операций 5 и 6 производить по эталонной лопатке 7. Токарная. Точить торец хвоста, профиль хвоста, 26, 6, 7, поясок со стороны внутреннего профиля 8. Слесарная. Опилить грани хвоста кругом со сто- 15, 16, 17, роны входа и выхода пара 9. Сверление. Сверлить базовое отверстие диамет- 1б ром 16 мм на головном припуске (вид Г) и снять фаску 10. Фрезерная. Фрезеровать бок паровхода за прохода. Центровать заготовку в приспособлении по поверхностям 13, 23, 18, 26 и 1, б центрового отверстия диаметром 16 мм 11. Фрезерная. Фрезеровать бок паровыхода за прохода. Базы центрирования заготовки в приспособлении (см. операцию 10) 12. Фрезерная. Фрезеровать облегчение припуска 19б на головной части лопатки со стороны внутреннего профиля за 3 прохода Номер, наименование и содержание операции Номер обрабатываемой поверхности 13. Фрезерная. Фрезеровать облегчение головного 19а припуска за 3 прохода со стороны наружного профиля 14. Фрезерная. Фрезеровать облегчение на наруж- 21а ном профиле у хвоста 15. Фрезерная. Фрезеровать острую часть припуска 10 от 20, на выходной кромке (притупить кромку) на длине до 20а, 21б 600 мм под люнет. Фрезеровать профиль рабочей 9 и части окончательно на станке для кругового фрезерования*** 16. Фрезерная. Фрезеровать наружный поясок по копиру за 2 прохода на станке ГФ 17. Фрезеровать галтели у хвоста по всему контуру на специальном копировально-фрезерном станке ГФ 18. Шлифовальная. Шлифовать внутренний про- от 20 до 20а филь на станке "Метабо"**** 19. Шлифовальная. Шлифовать наружный профиль от 21 до 21б на станке "Метабо" 20. Шлифовальная (ручная) с использованием руч- 3, 4, 5, 11, 11б, ной шлифовальной машинки ИП-2013. Шлифовать галтели и полки у хвоста сторон входа и выхода, радиусы переходов и утолщенные участки внутреннего и наружного профилей 21. Шлифовальная (ручная). Шлифовать входную и 9, 10, 3, 4, выходную кромки по уклону и по высоте, внутренний и наружный профили утолщенных участков.

По мере надобности – рихтовать (в тангенциальном направлении) 22. Контрольная. Проверить профиль и навалы 23. Сверлильная. Сверлить и зенкеровать отверстия 8 (3 отверстия) под скрепляющую проволоку 24. Фрезерная. Фрезеровать пазы и уступы на торце 25, хвоста под стопорение 25. Фрезерная. Отрезать технологический припуск головной части 26. Фрезерная. Фрезеровать торец и фаски утоне- ния 27. Фрезерная. Фрезеровать фаски 3х450 у хвоста Номер, наименование и содержание операции Номер обрабатываемой поверхности 28. Слесарная. Опилить кромки хвоста кругом и 9, 10, 15, 14а, кромки рабочей части радиусом 1 мм 29. Шлифовальная. Шлифовать и глянцевать внут- 20-20а ренний профиль рабочей части безразмерно на "Метабо" 30. Шлифовальная. Шлифовать и глянцевать на- 21-21б ружный профиль рабочей части безразмерно на "Метабо" 31. Шлифовальная ручная. Полировать и глянце- вать галтели 32. Слесарная. Опилить и заполировать радиусы на кромках отверстий сторон внутреннего и наружного профилей 33. Контрольная. Проверить твердость на Бриннелю на хвосте и на рабочей части лопатки * Длина лопатки – 1450 мм. Ширина хвоста (наибольшая) 320 мм. Заготовка – штамповка (см. табл. 9). Материал сталь 15Х11МФШ. Длина заготовки с технологическими припусками и припуском для механических испытаний 1660 мм. Ширина хвоста (наибольшая) 330 мм. Масса заготовки – 40 кг. Эскиз обработки – рис. 54.

** Операции механической обработки выполняются по эскизам, разрабатываемым технологами на картах эскизов формы 5 и 5а ГОСТ 31105-74. Операции без указания в таблице шифра или наименования оборудования выполняются на универсальных или узкоспециализированных металлорежущих станках.

*** Специальный станок швейцарской фирмы "Штарраг", пятишпиндельный, для кругового фрезерования поперечными строчками рабочих частей (пера) турбинных лопаток длиною до 1650 мм.

**** Шлифовально-полировальный станок японской фирмы "Метабо" для обработки рабочих частей длинных лопаток продольными строчками. Станок не предназначен для профилирования. Назначение станка выведение рисок, оставшихся после чистового фрезерования с доведением параметров шероховатости до требуемых пределов. Режущим инструментом служит ремень с наклеенным абразивом и прижимаемый к лопатке с определенным усилием, которое регулируется с помощью пружинного устройства.

Схема маршрутного технологического процесса механической обработки рабочей лопатки (см. чертеж и процесс схемы табл. 22), разработанная для той же лопатки, но с учетом максимально возможного и целесообразного применения специальных станков и станков с ЧПУ Номер, наименование и содержание операции Номер объединяемых 1. Входной контроль. Проверить соответствие сертификата с маркировкой номера плавки на заготовках, наличие полного состава технических документов 2. Продольно-фрезерная на станке мод. 6632.

Фрезеровать торцы заготовки у хвоста и бобыш- Новая 3. Центровальная (рис. 59).

Центровать заготовку 4. Фрезерная на станке с ЧПУ 6Ф14Ф3 (рис. 62) Фрезеровать радиальные и боковые поверхности 2-5, 13, хвоста предварительно и окончательно 5. Слесарная. Перенести клейма шифров материала и порядковых номеров лопаток на торцы хвостов 6. Фрезерная на станке с ЧПУ мод. 6Р13Ф30.

Фрезеровать входную и выходную кромки 7. Копировально-фрезерная на станке Т-215 («Штарраг») или ГФ-1344 для кругового фрезерования. Фрезеровать внутренний и наруж- 7-10, 16- ный профили рабочей части и галтели предварительно и окончательно 8. Сверлильная на радиально-сверлильном станке. Сверлить, зенкеровать и развернуть отверстия под прорезку пазов профиля хвоста 9. Сверлильная на радиально-сверлильном станке. Сверлить и зенковать отверстия под скреп- 25, ляющую проволоку 10. Протяжная на станке мод. 7А540.

Протягивание пазов профиля хвоста предварительно с базой на плоскости хвоста и отверстия под скрепляющую проволоку 11. Протяжная на протяжном станке МП-105.

Протягивание пазов доводочное (чистовое) Номер, наименование и содержание операции Номер объединяемых 12. Фрезерная на горизонтально-фрезерном станке. Фрезеровать полуотверстия в хвосте под за- клепки 13. Фрезерная на горизонтально-фрезерном станке. Отрезать технологический припуск 14. Фрезерная на специальном станке ГФ-1331.

Фрезерование торца головки по радиусу и опера- 30, ция утонения 15. Шлифовальная ручная на шлифовальной бабке. Шлифовать и полировать внутренний про- филь 16. Шлифовальная ручная на шлифовальной бабке. Шлифовать и полировать наружный профиль 17. Слесарная. Опилить кромки кругом и в отверстиях рабочей части по чертежу 18. Шлифовальная ручная на шлифовальной бабке. Шлифовать утонение и глянцевать безраз- мерное полирование поверхности рабочей части 19. Окончательный контроль ОТК, включающий:

наличие клейм операционного контроля; размеров и шероховатости поверхностей рабочей части; расположение рабочей части относительно баз; навалы в аксиальном и тангенциальном направлениях 20. Контрольная ЦЗЛ на дефектоскопию 21. Слесарная. Развешивание лопаток на моментных весах Примечание. Табл. 26 имеет целью наглядно показать технологические преимущества нового специального оборудования и станков с ЧПУ. Операции, связанные с мерами повышения надежности лопаточного аппарата, см. в табл. 24 начиная с номера 29 по 37 включительно.

Схема технологического процесса механической обработки направляющих лопаток типа, показанного на рис. 36,в с длиной 1070 мм 1 Входной контроль Проверить размеры штампованной заготовки по чертежу. Проверить документацию на материал 2 Продольно-фрезерная на Фрезеровать торцы заготовки по линистанке мод. 6652 (4- ям I и XIV шпиндельный) 3 Центровальная на специ- Сверлить 3 базовых отверстия альном станке (см. рис. 59) 4 Копировально-фрезерная Фрезеровать входную и выходную на станке мод. 6Р13Ф301 кромки (см. табл. 24).

5 Копировально-фрезерная Фрезеровать внутренний и наружный 6 Радиально-сверлильная на Сверлить анкерные отверстия на концах 7 Продольно-фрезерная на Отрезать скос сечений XIII и XIV с 8 Продольно-фрезерная на Фрезеровать скос сечений XIII – XIV 9 Продольно-фрезерная на Фрезеровать пазы под заливку на скосе 10 Продольно-фрезерная на Фрезеровать пазы под заливку на торце 11 Шлифовальная (доводоч- Шлифовать внутренний и наружный ная) на станке "Метабо" профили 13 Окончательный контроль Проверить соответствие лопатки всем Руководствуясь приведенными таблицами, можно разработать конкретный технологический процесс механической обработки для большинства типов лопаток, применяемых в паровых и газовых турбинах. На рис.

55 изображена лопатка последней ступени паровой турбины. Анализируя конструктивные особенности лопатки в целом и ее частей, можно прийти к выводу, что в качестве прототипов технологического процесса механической обработки следует применить техпроцессы, приведенные в табл. 24 и 25.

Рис. 55. Лопатка последней ступени турбины мощностью 100 МВт 3.2. Предварительная обработка заготовок Обработка заготовок из проката начинается с разрезки. Для этого используются специальные прессы, отрезные станки, дисковые пилы, ножовочные станки для анодно-механической резки (см. разд. 1 глава 7).

Наиболее производительным способом получения заготовок из проката является рубка на прессе. При этом припуск по длине заготовки оставляется 3-6 мм. Такой припуск необходим для последующего фрезерования торцов заготовки, которые после рубки на прессе имеют вмятины, рванины и часто получаются косыми. Рубка светлокатаного профильного проката производится при помощи специальных штампов, имеющих профильные пуансон и матрицу.

При использовании дисковых пил, ножовочных станков и станков для анодно-механической резки припуск по длине заготовки оставляют не более 1 мм на сторону.

Для разрезания листовой стали применяют гильотинные ножницы.

После разрезки проверяются размеры заготовок по длине и на кривизну. Искривленные заготовки выправляются при помощи пресса. Операция правки вносится в технологический процесс изготовления заготовок, так как их кривизна существенно затрудняет дальнейшую обработку лопаток и может привести к браку. Допустимая величина кривизны определяется размером стрелки дуги прогиба заготовки, которая должна быть не больше 1/3 припуска на механическую обработку.

Фрезерование плоскостей заготовки производится нормальными цилиндрическими фрезами на горизонтально-фрезерных станках или торцовыми фрезами на вертикально-фрезерных станках. Работа торцевыми фрезами обеспечивает лучшее качество плоскостей и дает возможность применять скоростные режимы фрезерования.

Фрезерование боков заготовки производится в универсальных приспособлениях, один из типов которых показан на рис. 56. Заготовка устанавливается на фрезерованную плоскость и прижимается системой прижимных рычагов, обеспечивающих правильность положения заготовки и надежность ее крепления. Зажим производится от пневматического силового узла, который давит на рычаг 2. Действие системы рычагов ясно без описания. Путем предварительного перемещения опоры 1 приспособление может перестраиваться для обработки лопаток различной длины.

Шлифование плоскостей заготовок, выполняемое на магнитном столе, обеспечивает высокую точность и параллельность обработанных плоскостей, что является необходимым при подготовке основных баз, при этом увеличивается и производительность предварительно выполняемых фрезерных работ за счет возможности некоторого снижения точности обработки при фрезеровании под шлифование. Шлифование производится торцевыми и сегментными кругами, крупнозернистыми, мягкими или средней Рис. 56. Приспособление для фрезерования боков заготовок:

твердости, на плоскошлифовальном станке. Заготовки располагаются по всей плоскости магнитного стола в большом количестве, что делает операцию шлифования очень производительной. Припуск на шлифование в зависимости от размеров заготовки составляет 0,1-0,3 мм.

Рис. 57. Многоместное приспособление для точения литых заготовок 1 – основание; 2 – подушка; 3 – прижим; 4 – обрабатываемые лопатки;

5 – сферические шайбы; 6 – болты крепления лопаток; 7 – штифты; 8 – винты крепления подушек; А, Б, В, Г – обрабатываемые поверхности Фрезерование торцов коротких заготовок производится пакетами при закреплении их в станочных тисках или в специальных приспособлениях. Выполняется оно аналогично фрезерованию боков лопатки торцевыми фрезами на станках модели А-662 или парой двусторонних фрез, надетых на оправку. Фрезерование парой фрез обеспечивает однородность длины заготовок, что очень важно для дальнейшей их обработки при установке на приспособления.

При изготовлении направляющих лопаток из литых заготовок целесообразно начать обработку с фрезерования поверхности А (рис. 57) как базовой для укладки и закрепления заготовок в многоместном приспособлении для точения. Затем следует точить торцевые поверхности В, Г и боковую сторону Б аналогично кольцевой заготовке. Дальнейшую обработку можно выполнять в порядке, указанном в типовом процессе.

Как видно из схем, приведенных в табл. 19-23, для изготовления лопаток в зависимости от сложности их формы требуется выполнить от 10 до 34 операций на различных металлорежущих станках. В турбинах используются и еще более сложные лопатки, требующие применения и более сложных технологических процессов (см. рис. 54 и табл. 25).

Обработка лопаток, производимая по всем четырем сторонам заготовки, обязательно сопровождается сменой баз, т. е. необходимостью устанавливать заготовки под обработку на различные поверхности. Основными являются те базовые поверхности лопаток, которые создаются в самом начале обработки заготовки и используются в качестве установочных при выполнении большинства последующих операций. Операции, относящиеся к подготовке основных баз, должны выполняться наиболее тщательно. Важнейшим требованием являются строгая перпендикулярность и параллельность базовых плоскостей между собой, что обеспечивается последовательностью операций с выдерживанием норм точности, указанных для примера в операционных эскизах табл. 19 и 20.

Обработку прямоугольной горячекатаной заготовки начинают всегда с более широкой поверхности. В операции 3 (см. табл. 19) создается первая исходная плоскость. В операции 4 шлифованием на магнитной плите достигается параллельность между двумя плоскостями – исходной и противолежащей с точностью около 0,01 мм. Выдерживается также толщина заготовки с точностью 0,05 мм. В операции 5 фрезерование боковых сторон заготовки производится одновременно с выдерживанием перпендикулярности одной из сторон, указанной в эскизе, к шлифованной плоскости. При этом вследствие неточности оборудования вторая сторона может оказаться и не параллельно к первой, указанной в эскизе, а следовательно, не перпендикулярной к шлифованной. Для исключения данного явления в операции 6 шлифование боковой плоскости в размер по ширине, выполняемой на магнитной плите и предусмотренной не только для достижения размера по ширине, но и для обеспечения параллельности боковых сторон между собой, заготовки надо укладывать на магнитную плиту обязательно стороной с меткой (см. табл. 19).

Рассмотрим операции обработки технологических баз, вытекающие из схем базирования (см. табл. 18). Процесс обработки баз по схеме I (см. табл. 18) базирования лопаток, изготавливаемых из горячекатаной полосовой стали, состоит из операций следующего содержания.

У отрубленной и выправленной части полосы длиной, рассчитанной на одну или несколько лопаток, фрезеруется или шлифуется в первом установе поверхность с большей шириной не до заданного размера, а до исключения черновин. Затем при установке на эту поверхность обрабатывается поверхность, служащая при дальнейшей обработке установочной базой. Перпендикулярные к установочной базе боковые поверхности фрезеруются одновременно с двух сторон. Одна из фрезерованных поверхностей после этого шлифуется со строгим соблюдением ее перпендикулярности к установочной базе. Шлифованная поверхность представляет собой направляющую базу. Торцы заготовки фрезеруются, и один из торцов после этого назначается опорной базой.

Процесс обработки баз, размещенных на хвосте и на бобышке, как это изображено на схеме V базирования табл. 19, приведен в табл. Схема обработки баз, размещенных на хвосте и бобышке 1. Черновое фрезерование альной плоскости хвоста, чистовое бышки и торцов входной плов операции 1; направляющая скости хвоста и ности бобышки ной кромки ружной радиальхвоста и боковой поверхноной плоскости хвоста и плосковходной кромки, обрабости фрезерования поверхности бонаправляющая база сочебышки со сторотание входной плоскости ны выходной Заготовки лопаток, получаемые методами точного формообразования рабочей части точной штамповкой, литьем по выплавляемым моделям, характерны малыми припусками на профильных поверхностях или их отсутствием.

Очень важно так установить точную заготовку под обработку баз, чтобы при дальнейшем ведении процесса от образованных баз малые припуски были бы распределены на поверхностях рабочей части равномерно.

Из заготовок, не имеющих припусков, после обработки от созданных баз должна быть получена лопатка, у которой рабочая часть сохранила бы заданное чертежом положение относительно обработанных поверхностей хвоста.

Таким образом, одновременно с освоением процессов точного формообразования возникла и проблема оптимизации распределения припусков. Но равномерное распределение припусков является актуальной задачей и для обработки лопаток с обычными припусками. Создание баз, которые обеспечили бы равномерно распределенные припуски по поверхностям рабочей части, служило бы предпосылкой к оптимизации процессов обработки, особенно электрохимической и кругового фрезерования.

Оптимизированного равномерно исполненного в автоматическом режиме распределения припусков удается достичь при обработке баз на специально созданном для этих целей оборудовании.

На рис. 58 показана схема фрезерно-центровального станка (марки МР-71). На нем можно выполнить фрезерование торцов заготовки и сверление центральных отверстий в штампованных заготовках для лопаток постоянного сечения длиной до 200 мм; заготовки могут быть как точно штампованные, так и обычной точности.

Рис. 58. Схемы фрезерно-центровального станка МР-71 для подрезания торцов штампованных заготовок с последующим сверлением на торцах базовых отверстий в точно штампованных заготовках 1 станина; 2 левая бабка; 3, 5 поперечные направляющие; 4 правая бабка;

6 клещевой зажим; 7, 8 губки; 9, 10 – вставки; 11, 12 – продольные направляющие; 13 – сверлильные шпиндели; 14 – фрезерные шпиндели; 15 – заготовка;

16 опора зажима; вид Б лопатка не показана; вид В – лопатка показана при Основными частями станка являются: станина 1 с неподвижно укрепленным на ней клещевым зажимом 6, с мощным силовым гидроприводом, и две двухшпиндельные бабки левая 2 и правая 4, снабженные фрезерными 14 и сверлильными 13 шпинделями. Расположение бабок на поперечных 3, 5 и продольных 11, 12 направляющих обеспечивает возможность установочного и рабочего движения фрез и сверл относительно заготовки 15, зажатой в губках 7 и 8 клещевого зажима. Точное совпадение центров сверлильных шпинделей с центровой линией заготовки в горизонтальной плоскости обеспечивается встречным движением губок клещевого зажима при точном изготовлении и высотной установке каленых вставок 9, 10. Такая конструкция зажимного устройства обеспечивает равномерное распределение припуска на поверхностях рабочей части лопатки независимо от его величины. Совмещение центров заготовки и сверлильных шпинделей в вертикальной плоскости достигается с помощью конечных выключателей.

Для равномерного распределения припуска (см. табл. 18) на штампованных заготовках обычной точности для длинных лопаток переменного сечения станкоинструментальной промышленностью создан специальный станок, работающий в автоматическом режиме. Эскизная схема станка показана на рис. 59. Станок имеет два гнезда: одно для установки эталона (неподвижное) и второе для установки заготовки (подвижное). С помощью автоматических устройств заготовке придается положение, при котором наиболее целесообразно распределяются припуски на обработку.

На станок подаются заготовки с подрезанными торцами. Установка и закрепление заготовки в приспособлении производятся вручную. К поверхностям эталона и заготовки подводятся блоки датчиков, размещенных на колонне. Дальнейшая часть процесса выполняется В автоматическом режиме.

Сигналы датчиков поступают в систему управления, а от нее подаются команды. При этом механизм ориентации, который содержит платформу, перемещающуюся по направляющим, подает стол с приспособлением и заготовкой вдоль ocи У, а перемещающиеся сани все вместе вдоль оси Х. Механизмом поворота стол, с установленной на нем заготовкой, может быть повернут вокруг oceй Х, У и Z. При достижении оптимального положения процесс ориентирования прекращается и осуществляется фиксация. Затем к заготовке приближаются шпиндельные бабки и закрепленные в них инструменты зацентровывают заготовку. После чего шпиндельные бабки возвращаются в исходные положения.

Наладка станка на обработку заготовок лопаток длиной 100-650 мм заключается в замене эталонов, базирующих элементов приспособления, кассет датчиков и в регулировании положения контактных переключателей, определяющих диапазоны перемещений шпиндельных бабок.

Станкоинструментальной промышленностью создана конструкция центровального полуавтомата модели СМ-879 с устройством для равномерного распределения припусков при обработке базовых отверстий. На нем можно обрабатывать лопатоки длиной до 1250 мм.

Рис. 59. Схема станка для обработки баз с устройством автоматического 1 – станина; 2 – тумба; 3, 9 – шпиндельные бабки; 4, 8 – головки с центрами; 5 – эталон лопатки; 6 – колонка; 7 – блоки датчиков; 10 – приспособление; 11 – стол; 12 – механизм поворота; 13 – шаровой подпятник; 14 – сани; 15 – платформа; 16 – направляющие; 17 – заготовка Для обработки первого комплекта баз с объединением в одной операции фрезерования двух смежных поверхностей хвоста и одновременного сверления центрового отверстия в бобышке созданы специализированные станки моделей СМ-878 и СМ-939. Каждая из них снабжена устройством для автоматического распределения припусков на поверхностях рабочей части лопаток. Станок модели СМ-878 обладает следующей технической характеристикой. На нем обрабатываются лопатки длиной до 630 мм и шириной до 120 мм. Припуск распределяется с точностью ± 0,08 мм. Механизм ориентации в течение 5 с находит оптимальное положение заготовки, перемещая ее при этом в пяти направлениях. Поверхности обрабатываются до шероховатости, характеризуемой параметром Ra = 2,5 мкм.

Обработка хвостовой части лопаток начинается с образования требуемого угла между внутренней и наружной радиальными поверхностями.

При полосовой заготовке за базу и одновременно за наружную радиальную плоскость принимается шлифованная плоскость заготовки (табл. 19 операция 8). Радиальный угол при этом полностью образовывается только за счет обработки внутренней радиальной плоскости.

Величину радиального угла проверяют при помощи специального шаблона (рис. 60). Конструкция шаблона обеспечивает контроль радиального угла и толщины хвоста. При правильном радиальном угле хвост лопатки должен заходить в шаблон без просвета, однако точность проверки данным шаблоном в значительной степени зависит от опыта контролирующего работника, так как изготовление радиального угла абсолютно без просвета практически является недостижимым. У лопаток с плоскими хвостами просвет может быть проконтролирован щупом и не должен превышать 0,02-0,03 мм. Толщина хвоста контролируется при помощи рисок, нанесенных на шаблон. Выполняется толщина с определенным допуском.

При правильной толщине торцовая плоскость хвоста должна находиться между контрольными рисками.

Рис. 60. Шаблон для проверки радиального угла хвостов лопаток:

1 – риска утолщенных хвостов; 2 – упор для контроля длины Одна десятая часть всех лопаток данной ступени должна иметь хвосты, утолщенные на 0,15-0,2 мм. Это необходимо для создания припуска на пригонку лопаток при их наборке. Для изготовления утолщенных хвостов лопаток на шаблоне наносится еще одна риска с надписью "УТ". На утолщенные лопатки тоже наносятся клейма "УТ", что дает возможность быстрого отбора таких лопаток при установке их на диски.

При изготовлении из полосовой стали лопаток, имеющих Тобразный профиль хвоста с заплечиками (см. табл. 20), последний образуется точением на карусельном станке (табл. 20, операции 16, 17), заготовка под точение изготовляется клиновидной формы, ограниченной двумя радиальными плоскостями (рис. 61). Величину радиального угла (/2+)0 определяют по размерам катетов а, в и с прямоугольных треугольников, значение которых вычисляют, пользуясь данными, указанными в чертеже лопатки. При штампованных заготовках операции фрезерования боковых и радиальных плоскостей хвоста (см. табл. 21, операция 3) объединены в одну. Это стало возможным с применением вертикально-фрезерных станков с ЧПУ (модель 6PI3PФ3) и специального приспособления, показанного схематично на рис. 62. Устройство приспособления позволяет осуществить поворот заготовки вокруг оси и наклон оси заготовки в продольном направлении под фрезерование радиальных плоскостей хвоста (табл. 21, операция 3).

В соответствие со служебным назначением основание приспособления (рис. 62) состоит из двух плит – нижней 10 и верхней 11, соединенных осью 13, обеспечивающей требуемый наклон оси корпуса 1 с установленной в нем заготовкой 17. Корпус 1 имеет хомутообразную форму и соединен с верхней плитой электросваркой, составляя с ней, таким образом, одно целое. В расточке корпуса установлен барабан 18 в сборе с устройством для базирования и закрепления заготовки, которое состоит из плиты 20, центровой бабки 19 (изображена на рис. 62 условно, действительное устройство ее показано на рис. 63) и профильной опоры 21 с прижимной планкой 23. Барабан 18 с закрепленными в нем указанными деталями устанавливается в расточку корпуса 1 с посадкой, допускающей свободное вращение барабана вокруг своей оси. Неподвижное и беззазорное закрепление барабана в расточке корпуса 1 обеспечивается его хомутообразной формой, допускающей обжатие барабана с помощью гидрозажима 22. Точный поворот барабана на четверть оборота начиная с исходного положения обеспечивается с помощью нормализованного реечного фиксатора (МН3 55-60)13 7 и фиксирующих отверстий, выполненных на наружной поверхности барабана. Вывод рабочей части фиксатора из фиксирующих отверстий в барабане осуществляется валиком-шестерней 8.

Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. M.-Л.: Машиностроение, 1964. С. Рис. 61. Схема определения размеров заготовки клиновидной формы, подготовляемой к операции точения Т-образного профиля хвоста с заплечиками (см. рис. 30, в) на карусельном станке При дальнейшем повороте барабана фиксатор под действием пружины скользит по поверхности барабана и заскакивает в следующее отверстие. Поворот барабана осуществляется червяком 6. От сдвига барабана в продольном направлении предусмотрен упор 5.

Фрезерование начинают, как обычно, с внутренней радиальной плоскости. При этом заготовка должна быть установлена в наклонное положение, показанное в поз. 9. Наклон выполняется с помощью копирного кольца 3 (рис.62, вид Б), имеющего эллиптическую поверхность и закрепленного на торсе барабана 18. Контактируя с упором 4, оно воздействует при повороте барабана на изменение угла наклона от нуля до (/2)°. Плотность контакта обеспечивается гидроцилиндрами 2, расположенными с правой и левой стороны приспособления. Размер Х, равный разности большой а и малой в полуосей эллипса, определяется из следующей зависимости: Х = Ltg ( / 2), где радиальный угол хвоста лопатки, град; L – расстояние от центра оси 13 до центра дуги упора, равное 4 мм.

Упор 16, соединенный с верхней плитой 11 осью 15, необходим как опорная точка, лишающая заготовку шестой степени свободы – возможности сдвига заготовки вдоль оси при закреплении ее центром 7 центровой бабки (рис. 63) и силой резания при фрезеровании. Для возможности установки заготовки в барабан упор 16 необходимо сместить в сторону от оси барабана. Это достигается путем поворота его на оси 15. После заводки заготовки в барабан упор 16 закрепляется в рабочем положении защелкой 14.

Для исключения вибрации заготовки, вызываемой силами резания, предусмотрена подводная опора 12.

Устройство центровой бабки, как это видно на рис. 63, предусматривает наряду с центровкой заготовки нажимным центром 7 закрепление ее за наружный диаметр бобышки 4 цанговым патроном 5 с помощью упорного болта 10 коромысла цанги. При этом обеспечивается беззазорное соединение, исключающее возможность вибрации заготовки в процессе резания.

На рис. 64 показана схема приспособления для фрезерования плоскостей хвоста у штампованных заготовок лопаток с применением схемы базирования на трех центровых отверстиях (см. табл.18). Принципиальное отличие в устройстве этого приспособления от показанного на рис. заключается в отсутствии весьма сложной части барабана 18 (рис. 62) в сборе с деталями для базирования и закрепления заготовок. Вместо указанного барабана в приспособлении (рис. 64) установлен барабан 14 с размещенными в нем двумя центрами 9 и 22. Неизменность положения барабана 14 в продольном направлении обеспечивается буртами барабана и передней упорной стенкой 10.

Барабан с центрами является сменной частью приспособления. Корпус 3 хомутообразной формы, в котором помещается барабан с центрами, расположен в передней части верхней плиты 2.

Рис. 62. Схема специального приспособления вертикально-фрезерного станка с ЧПУ (модель 6РI3РФ3) Рис. 63. Центровая бабка к приспособлению (см. рис. 62):

1 – плита (рис. 21, поз. 62); 2 – шпонка; 3 – корпус центровой бабки;

4 – бобышка заготовки (рис. 62, поз. 17); 5 – цанга втягиваемая; 6 – втулка цанги; 7 – центр нажимной; 8 – задняя стенка корпуса 3; 9 – коромысло цанги 5; 10 – упорный Рис. 64. Схема приспособления для фрезерования боковых и радиальных плоскостей хвостов лопаток на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ:

1 – плита нижняя; 2 – плита верхняя; 3 – корпус хомутообразной формы; 4 – гидрозажим; 5 – ось соединения плит 1 и 2; 6 – центровая бабка; 7 – заготовка; 8 – подводная опора; 9 – центр основной; 10 – передняя упорная стенка цапфы 14; 11 – червяк; 12 – реечный пружинный фиксатор; 13 – валик-шестерня; 14 – цапфа с центрами; 15 – упор копирного кольца 18; 16 – гайка-донышко; 17 – нажимной болт; 18 – копирное кольцо эллиптической формы; 19 – опора пружины; 20 – пружина; 21 – цанга; 22 – центр второго базового отверстия хвоста; 23 – кольцо коническое к цанге 21; 24 – гидрозажим хомутообразного корпуса Основным базирующим элементом обрабатываемой лопатки является центровое устройство (показанное в разрезе по А-А, рис. 64), гарантирующее неизменность положения заготовки не только в радиальном направлении, но и, что особенно важно, в продольном, для чего центр снабжен буртом для упора его в цангу 21. Дальнейшее продвижение центра под воздействием на него упорного винта 17 может происходить только совместно с цангой 21. Это необходимо для создания беззазорного соединения центра 9 с пружинными лепестками цанги 21, упирающимися в конусное отверстие кольца 23.

Конструкция второго центрового устройства барабана с центром аналогична конструкции центрового устройства центровой бабки 6, показанной подробно на чертеже (см. рис. 63).

Для установки заготовки центры 9 и 22 следует утопить в барабане 14 в пределах, необходимых для заводки лопатки. Это достигается воздействием пружин 20 при отвинчивании нажимных болтов 17. В соответствии с различным назначением центровых устройств с центрами 9, 22 и центровой бабки установку заготовки следует начать с заведения бобышки в цангу центровой бабки, не поджимая ее центром бабка. Затем нужно поджать до отказа центр 9. Далее поджимают центр бабки до упора заготовки в центр 9. И только после этого поджимают до отказа центр 22.

Обработка радиальных поверхностей с зубчатым профилем, имеющихся у лопаток с торцевой заводкой, рассмотрена в п. 3.6 данной главы.

Образование радиального угла у лопаток наборных диафрагм происходит при чистовом фрезеровании наружного профиля и отличается рядом особенностей. Профили лопаток наборных диафрагм имеют сильно вытянутую реактивную форму. Если фрезерование радиального угла у лопаток этого типа производить в рабочем положении, то, учитывая, что радиальный угол выполняется в плоскости, параллельной А-А, необходимо так устанавливать лопатки в приспособлении, как это показано на рис. 65, а. Однако из-за большой высоты В профиля, что является характерным для лопаток данного типа, условия работы фрезы при такой установке детали были бы плохими. Кроме того, пришлось бы применять фрезы с большим диаметром. Так, например, если D1 = 100 мм, В = 50 мм, то D2 = 200 мм.

Как видно из соотношения диаметров D1 и D2, скорости резания у торцов фрезы будут различаться в 2 раза. Ввиду того что скорости резания приходилось бы назначать из условий обеспечения нормальной работы наибольшего диаметра фрезы, значительная часть профиля фрезы стала бы работать на пониженных скоростях. Чтобы этого избежать, фрезерование наружного профиля у лопаток диафрагм под радиальным углом целесообразно производить не в рабочем положении, а в перевернутом, как показано на схеме (рис. 65, б). Лопатка 1 устанавливается так, чтобы крайние точки профиля а и в находились на одной горизонтальной прямой. Условия работы фрезы при таком положении лопатки оказываются более благоприятными, так как разница в режимах резания для всех точек режущей кромки фрезы резко уменьшается.

Рис. 65. Схема обработки радиального угла направляющих лопаток:

а – в рабочем положении; б – в повернутом с применением специального поворотного приспособления При фрезеровании лопатки в повернутом состоянии настройку приспособления под радиальным углом надо осуществлять в плоскости А-А (рис. 65, а).

Для этого стол 4 приспособления (рис. 65, б) выполняется наклонным и снабжается платой 3, которая может быть повернута в плоскости АА относительно оси цапфы 6. Ось цапфы помещена в вершине радиального угла, т. е. соответствует положению центра диафрагмы.

Фиксирующая подушка 2 обеспечивает точную координацию лопатки. После настроечного поворота плиты 3 ее закрепляют на столе 4 болтами 5.

Обработка радиального угла может быть осуществлена с помощью специального наклонного стола с санями, которые перемещаются по радиусным направляющим и имеют на плоскости под установку приспособления радиальный паз, позволяющий переместить лопатку на требуемое расстояние от центра диафрагмы. Проверка радиального угла производится шаблонами, аналогичными изображенному на рис. 60, с ориентировкой шаблонов по боковой плоскости лопатки со стороны паровхода. Измерительная грань шаблона сторона с риской располагается со стороны наружного профиля. Для правильной ориентировки по плоскости паровхода шаблон снабжается упором в виде приклепанной накладной пластины. Для удобства наблюдения за правильностью конуса в упорной пластине напротив наклонной грани шаблона (стороны с риской) делается щель. С целью повышения точности измерения предлагалось использовать синусные линейки. Однако этот метод измерения, требующий специального оборудования с контрольной плитой, стойкой с индикатором и набором концевых мер, оказался весьма громоздким для использования в цеховых условиях мелкосерийного производства и не нашел применения. Для проверки взаиморасположения внутреннего и наружного профилей применяют раздвижные профильные шаблоны в рамках (рис. 66, а).

Рис. 66. Рамочный шаблон (а) и скоба предельная (б) для контроля Фрезерование профиля хвоста является одной из наиболее ответственных операций обработки лопаток. Правильное изготовление профиля хвоста лопатки обеспечивает надежное крепление лопаток в пазах дисков и точную аксиальную и радиальную установку их на рабочем колесе. Здесь особенно важно подчеркнуть, что профили хвостов должны быть выполнены в строгом соответствии с допусками, указанными на чертеже. Такие же требования предъявляются к пазам, сделанным в дисках. Тщательное соблюдение требований должно обеспечить правильную посадку лопаток в пазах дисков, а также взаимозаменяемость лопаток и дисков по посадочный местам, что является необходимым условием для производства и использования запасных частей при ремонте турбин.

Технические требования к сопряжениям типовых хвостовых соединений указаны на рис. 38.

Самым распространенным способом обработки Т-образных и им подобных хвостовых профилей лопаток (например, см. рис. 38, тип а и б) является фрезерование на двухшпиндельных станках или одношпиндельных станках с двухшпиндельными фрезерными головками. При такой обработке применяется комплект режущего инструмента из двух фрез, правой и левой. Диаметры фрез желательно выбирать как можно меньшими, что обеспечивает наиболее производительную работу. Профили фрез должны быть выполнены точно по шаблонам и проверены на соответствие между собой.

При фрезеровании Т-образных пазов с параллельными сторонами (рис. 67, а) боковые стороны 1, 2 и 3 фрезы работают ненормально из-за возникновения трения, что приводит к быстрому износу фрезы, получению недостаточно чистой поверхности и несоответствию требуемых допусков на размеры обрабатываемых деталей. Избежать этого можно, если у фрезы на поверхностях 1, 2 и 3 сделать боковой задний угол, благодаря чему качество обработки пазов повысится. Однако боковой задний угол сокращает срок службы фрезы. Для того чтобы удлинить срок работы, фрезы делают составными.

Комплект измерительного инструмента для контроля элементов хвоста показан на pиc. 67, в. Калибр 1 представляет собой эталон паза диска.

Он должен быть закален и доведен до проходных размеров паза. Угольник 4 служит для проверки отклонения от аксиального положения лопаток.

Сухарь 2 представляет собой шаблон с наружным профилем лопатки и приклепанной к нему снизу пластинкой, точно пригнанной по пазу калибра. Пластинка приклепана таким образом, чтобы обеспечить сухарю определенное положение на калибре. При помощи сухаря контролируются правильное положение профиля лопатки и смещение хвоста от оси. Линейка служит для контроля радиального положения лопаток. Правильно изготовленный хвост лопатки должен заходить в калибр от легких ударов молотка, наносимых через медную выколотку, защищающую поверхность хвоста лопатки от вмятин. Между посадочными размерами не допускается односторонних просветов, которые указывают на наличие перекосов.

Перед установкой фрез необходимо проверить их размеры L3 и L (рис. 67). Размеры L1 и L2 устанавливаются сближением центров шпинделей станка или двухшпиндельной головки, при этом важно, чтобы хвост лопатки был профрезерован по центру ее профиля. Размер L3 (рис. 67, б) обеспечивается путем перемещения стола самого станка с установленным Рис. 67. Комплекты режущих и измерительных инструментов для обработки Т-образных на нем приспособлением. Размер L3 (рис. 67, а) получается путем перемещения на оправке подрезающих фрез, необходимое положение которых определяется прокладками. Размер L4 зависит от размеров и установки фрезы. В случае, если размер L4 получится больше чертежного, фрезы подшлифовывают для доведения этого размера до требуемого. Если размер L4 получается меньше требуемого по чертежу, фреза заменяется как неправильно изготовленная. Наиболее рациональным является применение составной фрезы, допускающей регулировку размера L4. Такой фрезой можно производить и подрезку торца лопатки, при этом элементы хвоста могут быть обработаны с высокой точностью.

Простейшая (типовая) схема приспособления для фрезерования Тобразных и зубчиковых пазов (рис. 38, а, б, в) и им подобных показана на рис. 68. Сменная подушка приспособления изготовляется в соответствии с шириной и профилем обрабатываемых лопаток. Горизонтальное положение планки 3 при изменении ширины подушки 4 регулируется с помощью установочных винтов.

Рис. 68. Схема универсального приспособления для обработки хвостов лопаток с шириной провиля от 10 до 50 мм:

1 – корпус; 2 – планка упорная; 3 – планка для прижима сменной подушки; 4- сменная подушка; 5 – пластина каленая; 6 – планка прижимная; 7 – винт установочный; 8 – эксцентрик У лопаток, имеющих значительную толщину хвоста (при больших шагах) или хвосты с заплечиками (рис. 38, в), для обработки профилей хвоста применяется точение на карусельных станках. Карусельные станки, предназначенные для этой работы, должны быть в хорошем состоянии и регулярно проверяться на технологическую точность. Нежелательно загружать эти станки другой работой, особенно тяжелой.

Показатели процесса протягивания ласточкина хвоста и конструкции протяжек Характеристика показателей Значение показателей при обработке протяжпроцесса ками поверхностей Подъем на зуб, мм:

Число зубцов:

зубцов Максимальное усилие протягивания, 369, * Совмещается с боковыми протяжками 1 и 2, поэтому в общей длине неучтена Высокая точность и чистота поверхности профилей хвостов обеспечиваются обработкой протяжками на протяжных прямолинейных или круговых станках. В табл. 29 приведены для примера схема протягивания профиля хвоста лопатки в виде ласточкина хвоста, основные исходные данные к расчету элементов конструкции протяжек и схема показателей процесса протягивания. Материал протягиваемой лопатки сталь марки 20Х1З. Перед поступлением на протягивание хвост заготовки должен иметь размеры, указанные на эскизе, полученные штампованием или фрезерованием.

Протягивание бывает двух видов: внутреннее (например отверстий) и наружное. В рассматриваемой табл. 29 применено наружное протягивание, при котором в отличие от внутреннего используются протяжки сборной конструкции. Протяжка состоит из пяти частей, которые представляют собой пластины из быстрорежущей стали, закрепленные в корпусе коробкообразной формы, который изготовлен из углеродистой стали марки или 40. В составе комплекта протяжек две боковых пластины (правая и левая) для обработки поверхностей 1 и 2, две фасочных пластины (правая и левая) для обработки поверхностей 3 и одна для обработки основания поверхности 4.

Для определения режима протягивания, формы и размера шага зубцов руководствуются имеющимся опытом или справочными данными.

Расположение протяжек в корпусе должно определяться наиболее рациональной очередностью обработки поверхностей изделия (начиная с наиболее ответственных) и возможностью объединения обработки несколькими протяжками одновременно.

Грибовидные пазы хвостов лопаток обрабатываются фрезерованием.

Порядок переходов показан на рис. 69, а. Фрезерование грибовидных хвостов довольно сложная технологическая операция. Особой тщательности требуют подготовка и выверка набора фрез для второй операции (рис. 69, а). Этот набор состоит из пяти фрез. Расстояние между фрезами устанавливается шайбами. По размерам а и б у грибовидных хвостов оставляют припуск 0,3-0,5 мм для окончательной пригонки по диску. Чтобы установить указанные размеры, пользуются шайбами толщиной 0,05-0,5 мм. Наибольшая точность требуется при установке средней фрезы, которая хотя и выполняется по размеру, но иногда расширяет паз, если неточно установлена или неправильно зажата. Правильность набора фрез проверяют по предварительно фрезеруемой заготовке. Для фрезерования пазов лопатки устанавливаются в приспособлении пакетом, что экономит время врезания фрезы.

Следующая операция предварительное фрезерование опорных поверхностей хвоста лопатки. При выполнении этой операции оставляют малые припуски на чистовой проход, что, в свою очередь, уменьшает износ чистовых фрез. Грибовидные фрезы (рис. 69, в) сложны в изготовлении. Поэтому при черновом проходе используют чистовые фрезы, уже потерявшие свой размер. На чистовой проход оставляют припуск до 0,5 мм.

Совершенствование процессов обработки профильных поверхностей хвостов происходит в направлении освоения методов протягивания (рис. 69, б). Протягивание возможно практически всех профилей хвостов лопаток.

Протягивание грибовидных хвостов производится за несколько операций, количество которых зависит от величины и конфигураций обрабатываемого паза. Для лопаток, имеющих хвост с одной или двумя грибовидными прорезями, паз хвоста обрабатывается за две операции, а профиль грибка выполняется начерно и окончательно за один проход. Протяжка состоит из нескольких секций. Протягивание одноопорного грибовидного профиля хвоста по схеме (pиc. 69, г) в окончательные размеры происходит при следующем чередование переходов. Протяжкой 7 обрабатывается дно. Затем на все глубину протягиваются протяжкой 6 боковые поверхности паза. Далее следует выборка впадин протяжкой 5, а вслед за этим – протяжками 2 и 1 обрабатываются замковые поверхности. В последующем переходе 4 протягиваются базовые поверхности, а последней протяжкой 3 обрабатывается поверхность фасок. Протягивание грибовидных хвостов широкого распространения пока не получило, что объясняется сложностью изготовления протяжек.

Для протягивания опорных поверхностей 4, выполняемых по дуге, создан круглопротяжной станок модели ШП-340.

Вильчатые хвосты, как и все другие элементы хвостовых соединений, требуют большой точности при изготовлении. Особой аккуратности и тщательности требует обработка многопазовых хвостов (рис. 70, д). По характеру соединения с дисками вильчатые хвосты могут быть разделены на наружные и внутренние, а по количеству пазов на одновильчатые, двухвильчатые, трехвильчатые и многовильчатые. Требуемую точность и чистоту поверхности вильчатых хвостов получают за три операции (рис. 70, б):

сверление отверстий, определявших дно пазов;

предварительная прорезка пазов с припуском на чистовую обработку;

чистовая обработка, включающая чистовое фрезерование, шлифование или протягивание.

Отверстия сверлят по кондуктору и затем развертывают. Диаметры отверстий равны ширине паза плюс 0,2. Предварительная прорезка пазов выполняется набором дисковых трехсторонних фрез с припуском на каждую сторону паза 0,15-0,30 мм.

Рис. 69. Порядок операций обработки грибовидных хвостов лопаток:

а – фрезерование; б – протягивание; в – фрезы для обработки одно- и двухопорных грибовидных пазов; г – схема протягивания элементов грибовидного профиля Для того чтобы обеспечить требуемую точность расположения пазов и равномерное распределение припусков на чистовую обработку шлифованием или протягиванием, пользуются специальными наборами фрез, которые не разбирают до полного износа. Фрезы для набора изготовляются с припусками по диаметру и по ширине пазов. Шлифование фрез по диаметру и ширине выполняется после составления набора. При этом выдерживаются требуемое расстояние между фрезами, их диаметр, ширина.

Чистовая обработка вильчатых хвостов лопаток является более сложной, особенно при нескольких пазах, из-за наличия отдельных элементов хвоста (выступ, паз и др.), заготовляемых с весьма высокой точностью. За базу для установки обрабатываемых лопаток в приспособление принимается боковая сторона, от которой задается размер А до базовой поверхности (рис. 70, в). База профиля (поверхность 3) шлифуется первой.

При работе двусторонним чашечным шлифовальным кругом последовательность шлифования остальных поверхностей устанавливается исполнителем.

При работе односторонним чашечным шлифовальным кругом может быть рекомендована как наиболее рациональная следующая последовательность обработки: первой шлифуется поверхность 3, т. е. база профиля; затем шлифовальный круг переустанавливается и шлифуются поверхности 2, 4 и 6; после этого снова переустанавливается круг и шлифуются поверхности 1 и 5. Целесообразно данную работу выполнять с пооперационной настройкой инструмента. С целью механизации процесса механической обработки станкостроительная промышленность по заказу турбинных заводов изготовляет полуавтоматы для шлифования вильчатых хвостов. Однако внедрение полуавтоматического шлифования требует изменения системы координации сопрягаемых плоскостей вильчатого хвоста. Координация размеров (рис. 70, а) не соответствует требованиям полуавтоматической обработки. Для возможности использования такого метода шлифования требуется, чтобы координация сопрягаемых поверхностей была выполнена от одной из боковых сторон хвоста лопатки. Целесообразный вариант системы координации для полуавтоматической обработки показан на рис. 40.

Вильчатые хвосты удобны для протягивания, которое значительно упрощает процесс обработки лопаток. После грубой прорезки пазов на фрезерном станке окончательные размеры хвоста получаются путем протягивания на специальном станке МП-10514. Такой процесс используется в лопаточном производстве на Металлическом заводе (ЛМЗ), однако только в качестве финишной операции после чистового фрезерования взамен шлифования на специальном станке МП-105. На Турбомоторном заводе (ТМЗ) был опробован метод протягивания вильчатых пазов в сплошном материале без предварительного фрезерования. Опытные работы дали весьма положительные результаты по размерам пазов, однако при этом не удалось получить требуемой шероховатости. Вместо R a = 2,5 мкм полученный показатель составил R a = 5 мкм, что было вполне удовлетворительным для предварительной обработки, а для чистовой требовалось дальнейшее проведение опытов по изысканию наиболее целесообразных режимов резания и геометрии зубцов.

Рекомендуемое Всесоюзным проектно-технологическим институтом энергетического машиностроения (ВПТИ «Энергомаш») предварительное протягивание (рис. 70, г) осуществляется методом многократных проходов со снятием (в каждом проходе) припуска, равного 2,8 мм. Оставленный по поверхностям пазов припуск может быть в пределах 0,2-0,3 мм. Схема чистового протягивания боковых поверхностей пазов профиля приведена на рис. 70, д с указанием припусков, окончательных размеров и достигаемой точности.

Станкостроительной промышленностью создан ряд конструкций специализированных протяжных станков для обработки различных профилей хвостов турбинных лопаток.

Модель 2МП-400 предназначена для обычного и скоростного протягивания вильчатых хвостов. Усилие в зависимости от скорости протягивания находится в пределах 98,1-147,1 кН (10-15 т. с.).

Бушуев М.Н. Технология производства турбин. М. –Л.: Машиностроение, 1966. С. 30-32.

Рис. 70. Порядок и способы выполнения операции обработки вильчатых а – профили хвоста и паза диска; б – схема обработки со сверлением отверстий у дна паза; в – схема чистовой обработки профильной фрезой; г – схема распределения припусков для многократных переходов при черновом протягивании; д – схема чистового протягивания; е – схема наладки протяжного станка Для протягивания профилей хвостов лопаток используются « универсальные станки. На рис. 70, е показана схема наладки протяжного станка модели 7А540 на предварительное протягивание пазов в лопатках с вильчатыми хвостами. По схеме (рис. 70, е) протягивание производится комплектом протяжек одновременно всех пазов.

На тяжелом станке-полуавтомате модели ЮГ-415, предназначенном для скоростного протягивания, с усилием протягивания в зависимости от скорости в пределах 235,4-392,3 кН (24-40 т. с.) можно обрабатывать различные профили хвостов крупных лопаток.

Несмотря на то что процессы протягивания хвостов лопаток освоены не в полной мере, и несмотря на высокую стоимость инструмента протягивание является весьма перспективным, а его применение непрерывно расширяется.

Зубчиковые хвосты, показанные на рис. 38, обрабатываются на двухшпиндельных станках прецизионными фрезами (правой и левой) аналогично обработке Т-образных хвостов. Обработка зубчиковых хвостов по радиусу, как указано в табл. 23 (операции 9 и 10), может выполняться на двух шпиндельных станках для кругового фрезерования модели ДФ22СТ, но в основном используются карусельные станки моделей 1515, 1М353 и др.

Процесс шлифования зубчиковых профилей хвостов в течение длительного времени применяется при изготовлении лопаток авиационных газовых турбин. Его внедрение связано с тем, что непрерывное повышение жаропрочности сплавов, применяемых для лопаток газовых турбин, сопровождается ухудшением их обрабатываемости фрезерованием.

В прошлом внедрение процесса шлифования сдерживалось трудностью образования на шлифовальном круге профиля, обратного профилю шлифуемых фасонных поверхностей сложной формы, какими являются поверхности хвоста лопатки. Правка круга обычно выполнялась методом накатывания твердосплавным или абразивным роликом. Однако с освоением производства алмазных правящих блоков процесс правки шлифовальных кругов значительно упростился и одновременно повысилась точность правки, а следовательно, и точность шлифования.

В станкостроительной промышленности изготовлены специализированные шлифовальные станки полуавтоматы моделей ЛШ-25С и ЛШ-630, предназначенные для обработки елочных и зубчаковых профилей хвостов лопаток паровых и газовых турбин. Обработка производится одновременно с двух сторон двумя шлифовальными кругами. Станок модели ЛШ-250 используется для обработки лопаток длиной до 250 мм и с наибольшей длиной хвоста 70 мм, шлифовальными кругами шириной 20-50 мм. На станке модели ЛШобрабатываются лопатки длиной 250-630 мм и с наибольшей длиной хвоста 160 мм, шлифовальными кругами шириной 50-100 мм. Правка обоих шлифовальных кругов перед съемом припуска при чистовых проходах происходит одновременно с помощью профильного алмазоносного блока.

Рис. 71. Схема специализированного шлифовального станка (а) и его наладки (б) для обработки одновременно с двух сторон профильных поверхностей хвоста:

1 – приспособление; 2 – алмазоносный блок; 3- ползун; 4 – шлифовальные круги;

I правка шлифовальных кругов алмазным блоком; II взаимное расположение шлифовальных кругов и лопатки Станки названных моделей однотипны и выполнены по приведенной схеме (pиc. 71, а).

Приспособление (рис. 71, поз. 1) закрепляется на зеркале ползуна.

Деталь в приспособлении установлена так, что обрабатываемые поверхности хвоста ориентируются в вертикальном направлении. Шлифовальные бабки работают синхронно по следующему циклу: на ускоренном холостом ходу они быстро перемещаются до подвода кругов к обрабатываемым поверхностям, переключаются на рабочую подачу врезания.

Процесс резания осуществляется перемещением в вертикальном направлении ползуна со скоростью подачи шлифования на проход. Схема наладки станка изображена на pис. 71, б. Позиция I рисунка характеризует процесс правки шлифовальных кругов алмазным блоком. В позиции II приведено взаимное расположение шлифовальных кругов и лопатки в процессе шлифования профильных поверхностей хвоста.

Контроль размеров поверхностей с помощью прибора активного контроля происходит непосредственно в процессе шлифования. Правка кругов выполняется в автоматическом цикле принудительно, по команде от прибора активного контроля.

Обработкой на станках моделей ЛШ-250 и ЛШ-630 обеспечиваются точность 0,02 мм и параметр шероховатости обрабатываемых поверхностей не грубее R a = 1,25 мкм.

Елочные хвосты длинных лопаток типов, изображенных на рис. 38, отличаются от указанных ранее тем, что профили хвоста лопатки и паза диска расположены на дуговых поверхностях, выполненных по радиусу.

Для возможности заводки лопаток в пазы диска профили хвостов лопаток обрабатывают (соответственно технологическим возможностям заводов) точением на токарных станках при длине лопаток свыше 1000 мм (табл. 23, операция 7), а при меньшей длине – фрезерованием на станках с ЧПУ модели ТН-225 (табл. 22, операция 13).

Для установки лопаток под точение изготовляют специальные многоместные приспособления. Чтобы обеспечить в сопряжении хвоста и паза допуск зазора ± 0,03 мм (рис. 38, и) в ходе прерывистой токарной обработки с ударами, приспособление выполняют особо жестким и устойчивым против вибрации. Профильный резец, выполненный в виде скобы с формой паза при увеличенной ширине X (рис. 38, и), необходим для обработки выпуклой и вогнутой сторон профиля без изменения положения резца.

Изготовляют резцы по допускам для калибров лекальным способом.

Для точения елочного профиля хвоста крупных лопаток длиной мм создана конструкция специализированного токарного станка модели РТ-488 для одновременной обработки 4-6 лопаток. Станок имеет револьверную головку с многоинструментальной наладкой, которая перемещается в продольном и поперечном направлениях. Более прогрессивными являются специализированные токарные станки такого же типа, но с устройством ЧПУ, изготовляемые по заказу турбостроителей.

База для установки лопаток под точение елочного профиля (табл. 25, операция 7) создается на припуске у внутренней галтели (табл. 25, операция 4). Настройка приспособления для установки лопаток под точение производится по эталонной лопатке. Базой для фрезерования елочного профиля (табл. 24, операция 13) служит окончательно обработанная рабочая часть, что обеспечивает правильное аксиальное и радиальное положения лопаток при облопачивании.

Поверхности рабочей части даже самых простых лопаток, не имеющих хвостов (например, открытые направляющие лопатки), имеют сложную форму. Их сложная внутренняя профильная поверхность сопрягается с не менее сложной наружной поверхностью, поверхностями входной и выходной кромок. У лопаток с хвостом, головной частью и перемычками рабочая часть сопрягается дополнительными переходными поверхностями галтелей с названными элементами конструкции.

Многие конструкции лопаток имеют сложные пространственные профильные поверхности рабочей части. Сложность поверхности характеризуется большой длиной рабочей части и большой шириной профиля хвостовых сечений, знакопеременной закруткой профильной части, достигающей 70° и более, криволинейными кромками. Большие длина и ширина рабочей части при малых толщинах сечений значительно снижают жесткость лопатки. Поверхности рабочей части содержат и утолщения со стороны наружной профильной поверхности около отверстия под скрепляющую проволоку.

Указанные выше и другие признаки конструкций лопаток в значительной степени влияют на выбор технологического процесса обработки поверхностей рабочей части лопаток.

Для учета этого влияния рабочие части лопаток паровых и газовых турбин можно подразделить на 4 вида: открытые, полуоткрытые, полузакрытые и полностью закрытые (см. табл. 17).

Профили рабочих частей лопаток можно разделить на две группы:

постоянного и переменного сечения. С точки зрения формообразования профилей переменного сечения их можно подразделить на два вида: линейчатые и нелинейчатые. Определение принятой терминологии видов дано в табл. 16 и 17.

Независимо от групп и видов рабочих частей, технология обработки должна обеспечить (в допустимых пределах) точность размеров и форм профиля рабочей части (см. табл. 7), а также точность размеров, определяющих расположение рабочей части относительно хвоста в радиальном, аксиальном (вдоль оси ротора) и тангенциальном направлениях. Предельные отклонения этих размеров указаны соответственно в табл. 4, 5 и 6.

Знание допустимых предельных отклонений необходимое условие для разработки качественной технологии с соответствующим оснащением и измерительной техникой.

Рассматриваемые в данной теме вопросы касаются лопаток постоянного и переменного сечений с длиною рабочей части до 700 мм. Технология производства лопаток длиною более 700 мм существенно отличается от технологии производства более коротких. Изменяется порядок очередности обработки частей (хвост рабочая часть или рабочая часть хвост), изменяются способы установки заготовок под обработку, появляются новые методы измерения и др. Поэтому технология обработки длинных лопаток рассматривается самостоятельно в п. 3.6 данной главы.

На рис. 72, а показана лопатка открытого вида с рабочей частью постоянного сечения. Высадка в хвостовой части высотой 1 мм, необходимая для прочного соединения хвоста лопатки с промтелом, образуется с помощью гидравлического пресса после образования профиля хвоста. Рабочие части лопаток открытого вида постоянного сечения, как в данном случае, могут быть изготовлены из светлокатаного профиля или фрезерованием.

Выбор заготовки определяется экономическим расчетом (п. 2.3 данной главы). При изготовлении таких лопаток фрезерованием из горячекатаного полосового проката заготовки (при малой длине лопаток) обычно делают достаточно длинными для получения возможности изготовления нескольких лопаток из одной заготовки. Однако общая длина заготовки не должна превышать 300-350 мм, что необходимо для удобства выполнения первых операций, связанных с образованием профильных поверхностей. В рассматриваемом примере (см. табл. 20) заготовки следует рубить длиною 290 мм с допуском минус 2 мм.

При фрезеровании длинных и тонких пластин, а также профильных заготовок возникают затруднения, связанные с креплением их в приспособлениях. При обычном креплении в торец тонкая заготовка выпучивается, вследствие чего толщина заготовки при фрезеровании получается неравномерной. Кроме того, тонкая заготовка при обработке может вырваться из приспособления. Во избежание указанных явлений при обработке тонких пластин применяется приспособление (рис.72, д), состоящее из двух частей, которые непосредственно не связаны друг с другом. Первая часть, корпус приспособления (поз. 17), закрепляется на столе станка и служит для фиксирования обрабатываемой заготовки 16, которая укладывается в корпус приспособления свободно, без крепления, и доводится вручную до специального упора. Вторая часть приспособления крепится на хоботе 6 фрезерного станка и служит для прижима обрабатываемой заготовки к корпусу приспособления. Эта часть состоит из плиты 3 с приваренной накладкой 5, в которой обработан паз для соединения с хоботом станка. Прочное соединение осуществляется при помощи клина 7 и болтов 8. С нижней стороны плиты приварены четыре планки 11, между которыми помещаются рычаги 12 и 14, свободно качающиеся вокруг осей 10.

Обрабатываемая заготовка подводится столом станка к фрезе 13 и при помощи винта 4 прижимается рычагом 14 к корпусу приспособления.

Затем включается подача и начинается процесс фрезерования заготовки.

Когда часть заготовки оказывается профрезерованной, винтом 9 подводится рычаг 12, которым деталь прижимается к корпусу приспособления до окончания фрезерования. Пружины 1, закрепленные винтом 2, служат для отжимания рычагов от обрабатываемой заготовки при освобождении винтов 4 и 9. Концы рычагов 12 и 14 снабжены наконечниками 15, изготовленными из красной меди, что предупреждает образование задиров и царапин на поверхности заготовки при скольжении по ней рычагов, дополнительные отверстия в планках 2 даны для перестановки рычагов в зависимости от диаметра фрезы. Плечи рычагов, обращенные к фрезе, значительно увеличены, чтобы создать условия для амортизации рычагов при неровностях и изменении толщины обрабатываемых заготовок. Форма реактивного профиля лопатки дает возможность одновременного фрезерования профиля и бока заготовки одной фрезой соответствующего профиля, не прибегая к набору комплекта фрез. Профили таких фрез показаны на рис. 72, в и 72, г.

Для проверки взаиморасположения внутреннего и наружного профилей применяют раздвижные профильные шаблоны в рамках (см. рис. 66). Вставка внутреннего профиля закрепляется в рамке неподвижно. Вставка наружного профиля подвижная. При правильном изготовлении профильной части лопатки должно быть обеспечено плотное прилегание заготовки по профилям вставок и выходной кромке. Для удобства пользования рамочным шаблоном рычажок 1 с помощью кулачка с накатанной головкой может быть введен в выемку 3 вставки наружного профиля. Тогда рычажок под действием плоской пружины 2 постоянно будет отводить вставку наружного профиля в верхнее крайнее положение. На практике устройством отвода обычно не пользуются.

Для контроля размера максимальной толщины сечения используют специальные скобы (рис.66, б).

Обработка профилей лопаток сверлением применяется для коротких лопаток постоянного профиля длиной до 120-150 мм (табл. 20, операция 11) и может осуществляться на сверлильных, револьверных и вертикально-фрезерных станках. Наиболее целесообразно использовать револьверные станки. Этот процесс имеет значительные преимущества перед фрезерованием, так как позволяет:

применять стандартные режущие инструменты вместо дорогих профильных фрез;

Рис. 72. Схема обработки профиля реактивной лопатки постоянного сечения открытого вида:

а – эскиз лопатки; б – профиль заготовки и последовательность обработки; в – г – профили фрез; д – приспособление для фрезерования 1 – пружина; 2, 4, 9 – винты; 3 – плита; 5 – накладка; 6 – хобот фрезерного станка; 7 – клин; 8 – болт; 10 – ось; 11 – планка; 12, 14 – рычаги; 13 – фреза; 15 – наконечник; 16 – заготовка; 17 – корпус приспособления увеличивать производительность труда (при сверлении обрабатываются одновременно две лопатки);

сокращать цикл обработки, так как после обработки развертками отпадают операции, связанные с получением внутренней галтели фрезерованием и шлифованием.

Фрезерование внутренних галтелей производится цилиндрическими фрезами в поперечном направлении и является необходимой операцией после обработки внутренних профилей закрытых лопаток профильными фрезами. В этом случае на выходе фрезы у хвостовой части обрабатываемой лопатки (рис. 73, а) остается недофрезерованным участок, который тем больше, чем глубже профиль и чем больше радиус фрезы. Поэтому фрезы для обработки внутреннего профиля лопатки следует брать по возможности меньшего диаметра.

Операция выполняется цилиндрической фрезой, имеющей на торце соответствующий радиус. Длина фрезы должна быть больше величины l, указанной на рис. 73. Когда внутренний профиль очерчен одним радиусом, направление подачи фрезы вертикальное (рис. 73, б). При наличии прямолинейного участка лопатки устанавливается так, как показано на рис. 73, г.

В случае, приведенном на рис. 73, в, остается увеличенный припуск, для снятия которого требуется дополнительная обработка в процессе шлифования профиля.

Вследствие сравнительно большой длины лопаток обработку галтелей производят со стороны хвоста. Поэтому приходится пользоваться фрезами с ограниченным по величине диаметром. Чтобы предупредить возможные при этом поломки оправок, их надо делать из особо прочных сталей, наиболее устойчивых против усталости и, где возможно, устанавливать для них специальные поддержки (кронштейны). При особо малых диаметрах оправок необходимо изготовлять цельные фрезы вместе с хвостовиком и работать на малых подачах. Для предохранения от врезания фрезы в лопатку рядом с фрезой устанавливает ролик, который должен свободно вращаться на оправке (рис. 73, б). Прикоснувшись к лопатке, ролик останавливается, что служит сигналом рабочему для прекращения подачи.

Фрезерование косых внутренних галтелей производится в две операции: фрезерование прямой галтели и фрезерование косой галтели. Прямая галтель выполняется в соответствии со схемой, изображенной на рис. 73.

Фрезерование косой галтели, т. е. галтели, расположенной под некоторым углом, производится на том же приспособлении, но повернутом на нужный угол (рис. 74). Фреза для фрезерования галтели под углом представляет собой цельную грибовидную фрезу с радиусным профилем. Бугры, остающиеся в местах перехода от прямой галтели к косой, выбираются шлифованием вручную с использованием шлифовальной бабки.

Рис. 73. Схема фрезерования внутренней галтели Рис. 74. Схема фрезерования внутренней галтели под углом:

а – расположение фрезы относительно заготовки и приспособления;

Фрезерование наружного профиля рабочих частей лопаток сложная и ответственная операция, при выполнении которой должны быть выдержаны правильное взаиморасположение внутреннего и наружного профилей, заданная толщина профиля на кромках и в максимальном сечении, а также установленная длина хвостовой части лопатки.

Наиболее целесообразным видом оборудования для обработки наружных профилей лопаток данного типа являются специальные копировально-фрезерные станки, например типа ОФ-8 или 6М42К, выпускаемые отечественными станкостроительными заводами. На них могут быть обработаны профили любого очертания (однорадиусные и многорадиусные).

Рабочие части лопаток переменного сечения (см. рис. 31) имеют бока, которые выполнены с наклоном, образующим сужение рабочей части по направлению к головке. Фрезерование боков лопатки по уклону может выполняться на горизонтальных или вертикально-фрезерных станках.

Наиболее пригодными для этой работы являются двухшпиндельные вертикально-фрезерные станки, допускающие перемещение одного из шпинделей по наклонной линейке (копиру).

Контроль правильности фрезерования боков лопаток по уклону выполняется в специальном контрольном приспособлении с индикаторами.

Базирование лопаток в приспособлении осуществляется по посадочному профилю хвоста.

Косое фрезерование профилей переменного сечения является наиболее распространенным процессом при обработке сравнительно коротких лопаток. Схема косого фрезерования лопатки переменного профиля показана на рис. 75. Радиусы r1 и r2, которыми очерчены внутренняя и наружная поверхности сечений (рис. 75, б) не меняются по высоте лопатки.

Центры этих радиусов лежат на прямых АВ (для наружного профиля) и CD (для внутреннего профиля), наклоненных по отношению к осевой (радиальной) линии УУ лопатки. По направлению ВА лопатка должна перемещаться при фрезеровании наружного профиля, по направлению DC при фрезеровании наружного профиля. Линии центров наклонены также и к базовой плоскости лопатки, проведенной через выходную кромку в сечении у хвоста лопатки. В поперечных сечениях эта плоскость изображена линиями. Наклон линий центров к базовой плоскости изменяется отрезками a1, a2, a3 для внутренней поверхности и b1, b2, b3 для наружной.

Для фрезерования обрабатываемая лопатка должна быть установлена с соответствующим наклоном к столу станка. Наклон лопатки рассчитывается так, чтобы линии центра АВ и CD были параллельны горизонтальной плоскости и продольной оси стола станка. На рис. 75, б показано и формообразование профиля фрезы. Последний образуется путем совмещения и соответствующего координирования профилей крайних сечений.

Аналогично определяется ширина совмещенного профиля фрезы.

Если профиль лопатки очерчивается несколькими радиусами, как это схематично показано на рис. 35, а, то для возможности осуществления косого фрезерования профильной фрезой необходимо, чтобы линии центров одной и той же поверхности были параллельны друг другу. Если это условие не соблюдено, косое фрезерование невозможно.

Проверка профиля лопатки после фрезерования производится относительно боков лопатки при помощи шаблонов (рис. 76). Кроме формы профиля должно быть проверено его положение по отношению к плоскости хвоста лопатки. Этой проверкой устанавливается правильность положения рабочей части по отношению к линии центра тяжести и средней линии.

Наиболее употребительные схемы измерения показаны на рис. 77, а для лопаток с линейчатыми профилями и на рис. 77, б с нелинейчатыми. В первом случае измерение ведут в двух крайних сечениях, во втором обязательно в каждом контрольном сечении в приспособлении для проверки профилей с помощью глубиномера. Отклонение от заданного размера определяют по зазору предельной пластиной или щупом.

Обработка рабочих частей коротких лопаток газовых турбин и осевых компрессоров длиною до 300 мм со сложнопространственными профилями производится несколькими способами фрезерования с применением объемных копиров (моделей) на полуавтоматических копировально-фрезерных станках, электрическими методами или прецизионной штамповкой с последующей безразмерной обработкой шлифованием.

Для лопаток газовых турбин и осевых компрессоров из известных способов копировально-фрезерной обрабоки наиболее хорошо зарекомендовали себя следующие: а) фрезерование поперечными строчками цилиндрической фрезой на станках типа ОФ-31М; б) круговое фрезерование продольными и поперечными строчками.

Схема обработки на станке ОФ-31М показана на рис. 78. Копирование ведется автоматически по модели с масштабом 1:1. Метод построчного фрезерования цилиндрической фрезой базируется на том условии, что кривизна любого сечения обрабатываемой поверхности вдоль оси детали невелика, а продольные образующие профиля внутри каждой выбранной величины строки приближаются к прямой и образуют с горизонтом угол не более 18°. Наибольший суммарный угол наклона образующих относительно друг друга не должен превышать 36°.

Обрабатываемая лопатка крепится в приспособлении, установленном поперек стола в направлении УУ. Фреза имеет только вращательное движение. Движения копирования вертикальное и покачивание стола вокруг ХХ осуществляется за счет перемещений стола при одновременном действии двух гидроцилиндров, получающих команды от двух копирных золотников. Подачи вдоль и поперек лопатки осуществляются также при помощи стола от отдельных гидроцилиндров.

Ширина фрезы выбирается в зависимости от кривизны профиля с таким расчетом, чтобы величина ступеньки между двумя параллельными строчками не превышала 2/3 величины припуска на шлифование, т. е. приблизительно 0,1-0,15 мм. Увеличение угла закрутки резко снижает допустимую ширину строки и увеличивает трудоемкость обработки лопаток. Работы технологов в области совершенствования обработки таких лопаток должны направляться на получение точных штамповок и точного литья с оставлением минимальных припусков на шлифование и полирование. Не исключена возможность обработки таких лопаток методом обтачивания и растачивания по копиру.

а – переменного профиля лопаток методом косого фрезерования; б – профилей фасонных фрез для косого фрезерования (1 и 2 – Рис. 76. Проверка профиля лопаток переменного сечения:

1 – корпус контрольного приспособления; 2 – проверяемая лопатка; 3 – шаблон профиля лопаток 1 – плита; 2 – лопатка; 3 – глубиномер; 4 – фиксирующие штифты по сечениям; 5 – базирующие элементы Рис. 78. Схема фрезерования лопаток по объемному копиру на станках ОФ-31 и ОФ- Однако наиболее эффективными методами обработки рабочих и направляющих лопаток ГТ, изготовляемых из жаропрочных сталей и сплавов, остаются электрофизические и электрохимические, описание которых дано в п. 7.3 первого раздела.

Рассмотрим методы обработки и предназначенные для этого станки, которые применимы к лопаткам большинства типов.

Внутренние сложнопространственные профильные поверхности обрабатываются на копировально-строгальных станках ГД-19 и ГД-20 в направлении продольной оси. Для сохранения в определенном диапазоне оптимальных значений углов резания на всем протяжении длины и ширины рабочей части лопатке сообщается поворот относительно вершины резца.

Круговое фрезерование профильных поверхностей осуществимо как поперечными, так и продольными строчками. Для этого созданы специализированные копировально-фрезерные станки-полуавтоматы. На рис. приведена схема круговой обработки фрезерованием профильной поверхности поперечными строчками одновременно шести лопаток на копировально-фрезерных станках-полуавтоматах моделей ГФ-1344 и ГФ-1345.

ГФ-1344 предназначен для обработки лопаток длиной 630 мм и шириной 160 мм, ГФ-1345 для обработки поверхностей длиной 1300 мм и шириной 190 мм. Обработка ведется специальными насадными фрезами. Подача на соседнюю строчку осуществляется периодически во время обработки входной и выходной кромок, т. е. в точках 1 и 2 схемы. Приближенное постоянство круговой подачи лопатки обеспечивается на всем цикле обработки автоматическим бесступенчатым регулированием частоты вращения при помощи гидроследящего устройства.

Круговым фрезерованием, но продольными строчками обрабатываются внутренняя, наружная профильные поверхности и входная кромка одновременно у двух лопаток на копировально-фрезерном станке модели УФ-106. На нем возможна обработка направляющих лопаток длиной 500-1250 мм.

Если процесс обработки профильных поверхностей лопатки не был совмещен с обработкой кромок, то кромки обрабатываются в отдельных операциях. Процесс фрезерования кромок может быть расчленен на две операции: отдельная обработка только выходной кромки; обработка только входной кромки. Для раздельного и совмещенного фрезерования кромок созданы копировально-фрезерные станки.

Копировально-фрезерный станок-полуавтомат модели ГФ- предназначен для обработки по нормали выходных кромок одновременно двух лопаток длиной 80-250 мм с наибольшим углом закрутки рабочей части до 80°. При обработке формируемая поверхность кромки обкатывается по цилиндрической поверхности насадной фрезы. Диаметр фрезы и ее длина не могут быть назначены произвольно. Указанные размеры взаимозависимы, а также зависят от конструктивных особенностей лопатки.

Рис. 79. Схема кругового фрезерования профильных поверхностей лопаток Диаметр фрезы определяется конструктивно и должен находиться в пределах 60-80 мм.

Длина фрезы, мм, определяется формулой где amax наибольшее расстояние от оси поворота лопатки до выходной кромки в двух крайних сечениях лопатки.

Назначенный диаметр фрезы проверяют, а величину amax устанавливают графической обкаткой выходной кромки лопатки. К полученному значению amax прибавляют суммарную величину запаса длины фрезы.

Обработка входной и выходной кромок с одного установа одновременно у двух лопаток выполнима на копировально-фрезерных полуавтоматах моделей ГФ-1326С1, ГФ-1327, ГФ-1328. На станке модели ГФС1 обрабатываются лопатки длиной 250-400 мм, на станке модели ГФ-1327 400-630 мм, на станке модели ГФ-1328 630-1250 мм. Предельный угол закрутки лопаток, обрабатываемых на станках этой группы, 80°. Достижимая точность обработки находится в пределах ± 0,2 мм, а параметр шероховатости поверхности Rz = 20 мкм.

При создании специализированного оборудования для обработки профильных поверхностей рабочей части лопаток, при проектировании наладок к нему, а также при разработке технологических процессов стремятся к тому, чтобы недоработанные переходы от профильных поверхностей рабочей части к замку, к головной части имели возможно меньшую протяженность. В оптимальном случае их протяженность не должна превышать ширину галтелей. Однако достигают этого редко, и поэтому процесс формообразования галтелей совмещается с дообработкой сопрягаемых с галтелями переходных поверхностей.

Один из способов обработки галтелей лопаток это фрезерование переходных участков насадными дисковыми фрезами на копировальнофрезерных станках. Копировально-фрезерный станок модели ГФ- предназначен для обработки переходных поверхностей со стороны наружной и внутренней галтелей лопаток длиной 100-1250 мм. Обработка переходных поверхностей со стороны внутреннего и наружного профилей производится раздельно, т. е. в двух операциях. На станке возможна обработка поперечными и продольными строчками, как это графически изображено на схемах (рис. 80).

Переходные поверхности со стороны наружного и внутреннего профилей могут быть обработаны и специальной пальцевой фрезой с радиусом при вершине, равным радиусу галтели. Эта схема обработки избрана при создании вертикального копировально-фрезерного станка модели ГФпредназначенного для обработки переходных поверхностей одновременно двух лопаток длиной до 1250 мм. Наладочная схема станка на Рис.80. Схемы обработки переходных поверхностей лопаток на копировально-фрезерном станке ГФ-1329: