книги из ГПНТБ / Бауман, Н. Я. Технология производства паровых и газовых турбин

фрезы (рис. 41) сложны в изготовлении. Поэтому при черновом проходе используют чистовые фрезы, уже потерявшие свой раз­ мер. На чистовой проход оставляют припуски до 0,5 мм.

Протягивание грибовидных хвостов производится за несколь­ ко операций, количество которых зависит от величины и конфи­

батывается за две операции, а профиль грибка выполняется на­

вильчатые хвосты могут быть разделены на наружные и внут­ ренние, а по количеству пазов — на одновильчатые, двухвильча­ тые. трехвильчатые и многовильчатые.

Требуемую точность и чистоту поверхности вильчатых хвос­ тов получают за две операции: 1) предварительная прорезка пазов с припуском на чистовую обработку и 2) чистовая обра­ ботка согласно размерам чертежа.

В отдельных случаях при малой ширине и глубине паза у однопазовых хвостов их обработка может производиться за один проход.

Пазы вильчатого хвоста лопатки предварительно фрезеру­ ют с припуском по ширине паза от 0,3 до 0,6 мм, т. е. от 0,15 до 0,3 мм на сторону, набором дисковых профильных фрез. Глуби­ на пазов при предварительном фрезеровании выдерживается в соответствии с окончательными размерами по чертежу. Шли­ фование производится на шлифовальных станках, типа заточ­ ных, мелким чашечным кругом.

Чтобы обеспечить требуемую точность расположения пазов и равномерное распределение припусков на шлифование, поль­ зуются специальными наборами фрез, которые не разбираются до полного износа. Фрезы для набора изготовляются с припус­ ками по ширине профиля и по диаметру и шлифуются после со­ ставления набора. При этом выдерживается требуемое рассто-

120

яние между фрезами и их ширина. Для нормальной работы фрез по боковым сторонам профиля дается небольшой задний угол от 0,5 до 1°. Затем производится затылование фрез по про­ филю и выдерживается наружный диаметр фрез. Таким же способом затачивают набор после его затупления, чем увеличи­

стий», которые весьма трудоемки так как должны выполняться с большой тщательностью.

Чистовая обработка вильчатых хвостов лопаток является более сложной, особенно при нескольких пазах, вследствие на­ личия отдельных элементов хвоста (выступ, паз и др.), изго­ товляемых с весьма высокой точностью. За базу для установки обрабатываемых лопаток в приспособление принимается боко­ вая сторона, от которой задается размер А до «базы профиля» (рис. 43). База профиля (поверхность 3) шлифуется первой. При работе двусторонним чашечным шлифовальным кругом последо­ вательность шлифования остальных поверхностей устанавливает­ ся самим исполнителем. При работе односторонним чашечным шлифовальным кругом может быть рекомендована, как наиболее рациональная, следующая последовательность обработки: пер­ вой шлифуется поверхность 3, т. е. база профиля; затем шлифо­ вальный круг переустанавливается и шлифуются поверхности 2, 4 и 6\ после этого снова переустанавливается круг и шлифу­ ются поверхности 1 и 5. Целесообразно эту работу выполнять с пооперационной настройкой инструмента.

При предварительной обработке пазов набором профильных фрез не образуется выход для круга, и при шлифовании прихо­ дится следить за тем, чтобы не было подрезания радиуса у дна пазов. Обработка дна паза сверлением в данном случае более целесообразна, так как при наличии отверстия у дна паза обес­ печивается выход для шлифовального круга.

121

Чистовая обработка вильчатого хвоста производится на вер­ тикально-фрезерном станке профильными дисковыми фрезами. Метод шлифования пазов, указанный выше, является весьма трудоемким и не всегда дает безупречное качество. С целью ме­ ханизации этого процесса станкостроительная промышленность по заказу турбинных заводов изготовляет полуавтоматы для шлифования вильчатых хвостов. Однако внедрение полуавто­ матического шлифования требует изменения системы коорди­ нации сопрягаемых плоскостей вильчатого хвоста. Координа­ ция размеров, показанная на рис. 43, не соответствует требова-

Рис. 43. Схема чистовой обработки трех­ пазового вильчатого хвоста профильной фрезой:

/ — 6 — шлифуемые поверхности

ниям полуавтоматической обработки. Для возможности исполь­ зования такого метода шлифования требуется, чтобы коорди­ нация сопрягаемых поверхностей была выполнена от одной из боковых сторон хвоста лопатки. Один из целесообразных для такой обработки вариантов системы координации показан на рис. 25.

Вильчатые хвосты удобны для протягивания, которое значи­ тельно упрощает процесс обработки лопаток. После грубой про­ резки пазов на фрезерном станке окончательные размеры хвоста доводятся путем протягивания. Такой процесс используется в лопаточном производстве на ЛМЗ, однако только в качестве финишной операции после чистового фрезерования взамен шли­ фования. На ТМЗ был опробован метод протягивания вильча­ тых'пазов в сплошном материале без предварительного фрезе­ рования. Опытные работы дали весьма положительные резуль­ таты по размерам пазов, однако при этом не удалось полу­ чить требуемого класса чистоты поверхностей (вместо 6-го по­ лучен 5-й).

Е л о ч н ы е х в о с т ы обрабатывают точением на токарных станках. Чтобы обеспечить в сопряжении допуск зазора

№

±0,03 мм (см. рис. 100, б) в условиях прерывистой токарной обработки с ударами, приспособление выполняют особо жест­ ким и устойчивым против вибрации. Профильный резец, выпол­ ненный в виде скобы, необходим для обработки выпуклой и во­ гнутой сторон профиля без изменения положения резца. Изго­ товляют резцы по допускам для калибров лекальным спо­

собом.

Обработка рабочих частей лопаток. Рабочие профильные ча­ сти лопаток в зависимости от формы хвостов и головок имеют различные конструкции, каждой из которых свойственна опреде­ ленная технология механической обработки. В соответствии с этим (см. табл. 4) рабочие части лопаток паровых и газовых турбин можно подразделить на четыре вида: открытые, полуот­ крытые, полузакрытые, и полностью закрытые.

Профили лопаток можно разделить на две группы: постоян­ ного и переменного сечения. С точки зрения технологии формо­ образования профилей переменного сечения, их можно подраз­ делить на линейчатые и нелинейчатые. Определение принятой терминологии дано в примечаниях к табл. 3 и 4. Рабочие части открытых лопаток постоянного сечения могут быть изготовлены холодной прокаткой из светлокатаного профиля или фрезеро­ ванием по схемам, показанным в табл. 5 и 6. При изготовлении таких лопаток фрезерованием из проката, заготовки первона­ чально делают достаточно длинными для возможности изготов­ ления нескольких лопаток из одной заготовки. Однако общая длина заготовки не должна превышать 300—350 мм, что необ­ ходимо для удобства выполнения первых операций, связанных с образованием профильных поверхностей.

При фрезеровании длинных и тонких пластин, а также про­ фильных заготовок, возникают затруднения, связанные с креп­ лением их в приспособлениях. При обычном креплении в торец ’ тонкая заготрвка выпучивается, вследствие чего толщина заго­ товки при фрезеровании получается неравномерной. Кроме того, тонкая заготовка при обработке может вырваться из при­ способления.

Во избежание указанных явлений, при обработке тонких пластин применяется приспособление (рис. 44), состоящее из двух частей, которые непосредственно не связаны друг с дру­ гом. Первая часть, корпус приспособления (поз. 17), закрепля­ ется на столе станка и служит для фиксирования обрабатыва­ емой заготовки 16, которая укладывается в корпус приспособ­ ления свободно без крепления и доводится рукой до специаль­ ного упора. Вторая часть приспособления крепится на хоботе 6 фрезерного станка и служит для прижима обрабатываемой за­ готовки к корпусу приспособления. Эта часть состоитиз плиты 3 с приваренной накладкой 5, в которой обработан паз для сое­ динения с хоботом станка. Прочное соединение осуществляется при помощи клина 7 и болтов 8. С нижней стороны плиты при-

123

варены четыре планки 11, между которыми помещаются рыча­ ги 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 кор­ пусу приспособления. Затем включается подача, и начинается процесс фрезерования заготовки. Когда часть заготовки оказы­ вается профрезерованной, винтом 9 подводится рычаг 12, кото­ рым деталь прижимается к корпусу приспособления до окон­ чания фрезерования. Пружины 1, удерживаемые винтом 2 от выпадания, служат для отжимания рычагов от обрабатывае­ мой заготовки при освобождении винтов 4 и 9. Концы рычагов

12 и 14 снабжены наконечниками 15, изготовленными из крас­ ной меди, что предупреждает образование задиров и царапин на поверхности заготовки при скольжении по ней рычагов. До­ полнительные отверстия в планках 11 даны для перестановки рычагов в зависимости от диаметра фрезы. Плечи рычагов, об­ ращенные к фрезе, значительно увеличены, чтобы создать усло­ вия для амортизации рычагов при неровностях и изменении толщины обрабатываемых заготовок.

При обработке заготовок из проката (см. табл. 5) припуск на пере лопатки может оказаться очень большим. Большие при­ пуски необходимо снять до фрезерования заготовки профиль­ ными фрезами. Такой предварительный съем металла называет­ ся «облегчением» и выполняется нормальными фрезами, что со­ действует экономии дорогих профильных фрез и трудовых затрат, так как обработка нормальными фрезами более произ­ водительна. Припуск после облегчения оставляется от 0,5 до 1 мм.

занном на рис. 45. Приспособление состоит из плиты 1, на кото­

124

рой крепится барабан 2. Барабан фиксируется от продольного перемещения планками 3 и закрепляется прижимами 4. После отжатия барабан может быть повернут вокруг своей оси и за­ креплен в любом новом положении. Это обстоятельство делает приспособление универсальным.

Приспособление устанавливается на столе фрезерного стан­ ка, выверяется и закрепляется. На барабане фрезеруется про­ фильная канавка (постель), поверхность которой должна точно соответствовать наружному профилю изготовляемой лопатки, что достигается путем фрезерования канавки фрезой, применя­ емой для фрезерования внутреннего профиля промежуточных

Рис. 45. Универсальное приспособление для обработки внутренних профилей лопаток постоянного сечения длиной до 450 мм

тел этой же лопатки. Таким образом, канавка на барабане бу­ дет точно соответствовать наружному профилю лопатки, а поскольку канавка профрезерована после установки приспособ­ ления на место, то никаких перекосов не должно быть. Глубина канавки делается возможно большей, чтобы создать опору для тонких кромок обрабатываемых лопаток и тем самым предупре­ дить их отгибание при фрезеровании внутреннего профиля.

Конструкция приспособления позволяет произвести быструю и точную его установку. После того как канавка на барабане профрезерована, в кольцевой паз напротив фрезеруемой лопат­ ки забивается упорная планка. Крепление лопатки в приспо­ соблении для обработки достигается при помощи универсально­ го прижимного приспособления, описанного выше.

Приспособление в положении, изображенном на рис. 45, подготовлено для фрезерования внутреннего профиля реактив­ ной лопатки. Для рассматриваемого нами случая место в бара­ бане обозначено буквой М. Процесс перестройки приспособле­ ния с одной работы на другую осуществляется путем поворота барабана на некоторый угол и фрезерования на его поверхно­ сти новой канавки, соответствующей профилю той лопатки, для обработки которой делается перестройка приспособления. Бара­ бан приспособления должен быть сменным, что обеспечивает

125

быструю переналадку приспособления для обработки различных

лопаток.

Фрезерование боков и внутреннего профиля лопатки выпол­ няется с одной настройкой приспособления. На рис. 45 (поло­ жение М) черным показан слой металла, снимаемый при фре­ зеровании боков, а слой металла, снимаемый при фрезеровании внутреннего профиля, заштрихован. Бока и внутренний профиль лопатки могут быть обработаны комплектом фрез с одной уста­ новки. Однако на практике при изготовлении небольшого коли­ чества лопаток нередко оказывается более целесообразным

разделить работу на две опера­ ции, чтобы не делать специаль­ ных комплектов фрез. Толщину профиля, толщину кромок и взаи­

кромках находится в пределах 0,05- -0,1 мм и зависит от угла профиля.

Форма реактивного профиля лопатки дает возможность од­ новременно фрезеровать профиль и бока заготовки одной фре­ зой соответствующего профиля, не прибегая к набору комплек­ та фрез. Профили таких фрез показаны на рис. 46.

Рабочие части лопаток переменного сечения имеют бока, вы­ полненные с наклоном, образующим сужение рабочей части по направлению к головке. Фрезерование боков лопатки по уклону может выполняться на горизонтальных или вертикально-фре­ зерных станках. Наиболее пригодными для этой работы явля­ ются двухшпиндельные вертикально-фрезерные станки, допус­ кающие перемещение одного из шпинделей по наклонной ли­ нейке (копиру).

Контроль правильности фрезерования боков лопаток по ук­ лону осуществляется в специальном контрольном приспособле­ нии с индикаторами. Базирование лопаток в приспособлении осу­ ществляется по посадочному профилю хвоста.

К о с о е ф р е з е р о в а н и е профилей переменного сечения является наиболее распространенным процессом при обработке сравнительно коротких лопаток. Схема косого фрезерования лопатки переменного профиля показана на рис. 47. Радиусы

126

г\ и г2 , которыми очерчены внутренняя и наружная поверхности сечений (рис. 47, б), не меняются по высоте лопатки. Центры этих радиусов лежат на прямых AB (для наружного профиля) и CD (для внутреннего профиля), наклоненных по отношению к осевой (радиальной) линии YY лопатки. По направлению ВА лопатка должна перемещаться при фрезеровании наружного профиля, по направлению DC — при фрезеровании внутреннего профиля. Линии центров наклонены также и к базовой плоско­ сти лопатки, проведенной через выходную кромку в сечении у

установлена с соответствующим наклоном к столу станка. На­ клон лопатки рассчитывается так, чтобы линии центров AB и CD были параллельны столу станка. На рис. 47, б показано и формообразование профиля фрезы. Последний образуется пу­ тем совмещения и соответствующего координирования профи­ лей крайних сечений.

Если профиль лопатки очерчивается несколькими радиуса­ ми, как это схематично показано на рис. 47, а, то для возмож­ ности 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.

При чистовом профильном фрезеровании широких профи­ лей возникают затруднения, связанные с большой шириной про­ филя и вследствие этого с малым количеством зубьев фрезы.

127

Такие фрезы работают плохо, с ударами; нагрузка на зуб — большая. В результате, фрезы, как говорят, «рубят».

На рис. 48 показана составная профильная фреза. Каждая из фрез набора имеет по два шпоночных паза: один для сборки на оправку при изготовлении и затыловании зубьев; второй, — смещенный относительно положения паза на другой фрезе на

угол — (а — угол между зубьями одной фрезы, п — число фрез

п

набора). Таким образом, зубья фрез при сборке их на шпонки

смещаются один относительно другого на угол—. Работа фре-

п

зы при этом совершается более плавно. Заточку фрез надо вести

зубьями может быть значительно большим, чем у затылованной, при одном и том же диаметре фрезы. При наличии к тому же спиральной формы зуба такие фрезы работают легче, чистота обработки получается более высокой.

Для производства и заточки профильных фрез с остроко­ нечными зубьями требуется специализация заточных станков путем модернизации или изготовление специальных станков и приспособлений.

Проверка профиля лопатки после фрезерования производит­ ся относительно боков лопатки при помощи шаблонов (рис. 49). Кроме формы профиля должно быть проверено его положение по отношению к плоскости хвоста лопатки. Этой проверкой ус­ танавливается правильность положения рабочей части по отно­ шению к линии центра тяжести и средней линии.

дом контрольном сечении в приспособлении для проверки про­

128

С п и р а л ь н о е ф р е з е р о в а н и е переменного профиля. В тех случаях, когда переменный профиль лопатки может быть обработан профильной фрезой, но только путем поворота ло­ патки во время фрезерования, обработка производится на вра­ щающемся приспособлении (рис. 51). Приспособление состоит

Рис. 49. Проверка профиля лопаток переменного сече­ ния:

1 — корпус контрольного приспособления; 2 — проверяемая лопатка; 3 — шаблон профиля лопатки

из корпуса 1 с двумя подшипниками для свободного вращения, оправки 2, на которой крепится лопатка. В нижней части оп­ равки имеется палец с шаровым утолщением. Тяга 3 соединяет палец оправки с копиром 4. При перемещении стола ролик 6 вместе с осью 5, двигаясь по наклонному пазу копира, застав­ ляет вращаться оправку. То же самое можно осуществить при помощи зубчатого сегмента и рейки.

Обработка профиля лопаток по спирали может быть выпол­ нена при помощи универсальной делительной головки, однако