3. Общая характеристика технологических процессов обработки лопаток

В зависимости от конструкции лопаток, способов изготовления загото­вок, а также в зависимости от того, какими технологическими возможностями располагают турбостроительные предприятия, определяется технологический маршрут механической обработки лопаток. Но вне зависимости от названных конструктивно-технологических и других особенностей технологические про­цессы обработки имеют и общие черты.

Разрабатывая технологический процесс изготовления рабочих и сопло­вых лопаток паровых и газовых турбин, а также лопаток осевого воздушного компрессора, надо решить проблему о последовательности, числе и содержании операций в нем. Общий подход к этому вопросу изложен в гл. 3 первого разде­ла. Однако, учитывая важность процесса изготовления лопаток в общем цикле

220

производства паровых и газовых турбин, необходимо вновь вернуться к неко­торым ранее изложенным аспектам разработки техпроцессов.

Имеющийся на турбостроительных заводах уровень технологии обработ­ки лопаток характеризуется раздробленностью процесса на большое число от­дельных операций. Так процесс обработки полуоткрытой переменного профиля рабочей части лопатки состоит из 37 операций. Обработка лопатки из титано­вого сплава пятой ступени ЦНД турбины К-1200-240 производится при 70 опе­рациях.

Анализируя существующие схемы технологических процессов, можно выявить определенную закономерность в цикле обработки лопаток.

В общем виде составляющие технологический маршрут операции под­разделяются на следующие стадии:

• заготовительная;

• подготовка основных технологических баз;

• обработка хвостовой части;

• обработка рабочей части;

• обработка головки;

• отделочная;

• контрольная.

Каждая стадия может состоять из нескольких технологических операций, количество и содержание которых зависит от конструкции элементов лопаток, показанных на схеме классификации вида заготовок (табл. 8), а также от степе­ни концентрации операций.

При разработке нового техпроцесса или при реорганизации лопаточного производства можно исходить из двух различных принципов:

• концентрации операций;

• дифференциации операций.

Принцип концентрации (укрупнения) означает стремление сосредоточить в одной операции обработку возможно большего числа поверхностей.

Пределом концентрации является сосредоточение всей обработки диффе­ренциации - разделение процесса на такие операции, каждая из которых будет состоять из одного простого перехода.

Принцип дифференциации предусматривает разукрупнение обработки и упрощение каждой операции путем увеличения их числа.

221

Любой из рассмотренных принципов формирования операций имеет свои достоинства.

Преимущества принципа концентрации состоят в следующем:

-сокращается номенклатура приспособлений для установки и закрепле­ния деталей на станке, что уменьшает затраты на их проектирование и изготов­ление;

• уменьшается число установок детали на станок;

-появляется возможность использовать станки повышенной производи­тельности (обрабатывающие центры, агрегатные, многошпиндельные, много­резцовые, револьверные и т. п.);

-сокращается длительность производственного цикла⁹, так как с умень­шением числа операций уменьшается время ожидания (пролеживания) детали между операциями;

• упрощается планирование и учет производства.

Принцип дифференциации имеет следующие достоинства:

• упрощается наладка оборудования на каждой операции;

• снижается сложность работы;

• создаются возможности для использования оптимальных режимов реза­ния в каждом переходе.

В сложившихся условиях отработка технологичности конструкции лопа­ток ведется недостаточно, станочный парк большинства турбостроительных за­водов устарел, квалификация работников технологических служб невысока, низка квалификация рабочих-станочников - все это препятствует совершен­ствованию процессов обработки лопаток по принципу концентрации. Исклю­чение составляют процессы обработки баз, при которых имеет место совмеще­ние в одну операцию процессов фрезерования поверхностей и обработки отверстий.

Реализация принципа концентрации при изготовлении рабочих и сопло­вых лопаток может быть осуществлена только на основе знания всех этапов об­работки, составляющих технологический процесс их получения. Поэтому зна­ние типовых схем лопаточного производства, изложенных с позиций

⁹ Производственный цикл - интервал календарного времени от начала до окончания процесса изготовления детали (изделия) (ГОСТ 14.004-83).

222

дифференциации операций, является необходимым. Тем не менее, современ­ный подход к технологии механической обработки, новое прогрессивное обо­рудование и инструмент неизменно приведут к коренной реорганизации мето­дов изготовления лопаточного аппарата паровых и газовых турбин. Опыт создания гибкого технологического комплекса лопаточного производства опи­сан в главе «Перспективы развития технологии лопаточного производства».

В основу функционирования гибкого технологического комплекса поло­жен принцип концентрации операций.

В зависимости от метода осуществления концентрация операций может быть подразделена на организационную, механическую и технологическую.

Организационная концентрация объединяет несколько операций в одну без изменения метода обработки. Такой вид концентрации осуществляется на универсальном оборудовании при использовании рабочих высокой квалифика­ции.

Механическая концентрация предусматривает замену установов позици­ями или механической сменой инструментов. Сами технологические переходы при этом не совмещаются во времени.

Технологическая концентрация предполагает объединение простых пере­ходов в сложные. Этот вид концентрации реализуется при обработке деталей на обрабатывающих центрах, агрегатных, многошпиндельных, резцовых и других станках.

Несовершенство станков, режущего инструмента, систем ЧПУ и управ­ляющих программ при малом объеме выпуска изделий¹⁰ делало невыгодным значительное повышение степени концентрации операций. При использовании прогрессивного оборудования показатель объема выпуска перестает быть глав­ным фактором, определяющим эффективность применения принципов концен­трации при изготовлении турбинных лопаток.

Процесс обработки лопаток характеризуется наличием в нем большого числа контрольных операций: контроля размеров и форм, определения положе­ния центра массы и момента массы, контроля на наличие поверхностных де­фектов, виброконтроля. Существующая на турбостроительных заводах много-

¹⁰ Объем выпуска изделий - число определенных изделий одного наименования, типоразмера и исполнения, изготовляемых предприятием в течение планируемого интервала времени (ГОСТ 14.004-83).

223