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軸方鋼生產(chǎn)線自投入使用以來，進行了大量的新品試制和加工，其中比較典型的產(chǎn)品是各種汽輪機的動葉和靜葉。方鋼葉片在五軸加工中心上加工，縮短了加工流程，簡化了工藝和工裝，差不多所有的部位一次定位裝夾都能加工出來，避免了基準轉(zhuǎn)換帶來的誤差。但其也存在著各種各樣的問題，有必要基于調(diào)試過程中積累的經(jīng)驗對方鋼的五軸加工進行一番深入探討。
五軸設(shè)備的特點
方鋼生產(chǎn)線的設(shè)備主要是12臺HSTM300和四臺Starrag151，主要加工300mm以下的小葉片，都是單驅(qū)動立式設(shè)備，裝夾方式基本上是一夾一頂，葉片處于懸空狀態(tài)，這就決定了加工時在驅(qū)動端夾具一側(cè)的坯料剛性會遠遠好于尾座頂尖側(cè)，坯料越細長差異越大，并且加工平面的效果無論是精度還是表面質(zhì)量都遠不如普通機床的固定銑，更不如磨削加工；尤其當加工平面遠離回轉(zhuǎn)中心時還會產(chǎn)生嚴重的振紋；而對一些圓孔的加工效果也不是很好；最擅長的應(yīng)該是型面及轉(zhuǎn)接汽道的回轉(zhuǎn)加工，以及三軸四軸設(shè)備無法做到的特殊部位或形狀的加工。五軸設(shè)備不是萬能的，某些類型的加工在其它機床上可以輕松實現(xiàn)，在五軸設(shè)備上卻會事倍功半。
HSTM和Starrag之間的差異：HSTM機床可以在驅(qū)動端夾緊的情況下加工出一個坯料尾座側(cè)的圓凸臺，然后抱緊這個圓柄進行產(chǎn)品的加工，即可以避免兩端中心孔不一致產(chǎn)生的基準偏差，又可以進一步增強尾座側(cè)的坯料剛性，這是HSTM機床違禁詞的亮點，我們應(yīng)多多加以利用。而Starrag的精度和穩(wěn)定性要好于HSTM。
關(guān)于葉身型面的加工：葉身型面，是一種不規(guī)則但有一定規(guī)律的復(fù)雜曲面，具有相當程序的彎曲和扭曲，它的加工是葉片加工中的重點，也是五軸機床加工的優(yōu)勢所在，一般采用螺旋回轉(zhuǎn)銑的方式進行加工，因為五軸加工中心的刀軸可以擺動一定的角度，使加工型面的圓角刀完全垂直于曲面，然后再以一定的前傾角的方式走刀，因而加工出來的型面沒有過切和死角，這是其它設(shè)備做不到的。
方鋼葉片的加工工藝流程和工藝方案的重要性
葉片基本上可以分成三大部分：葉根、葉身和葉冠。
一般的方鋼葉片都是單T或者雙T型的葉根，至少有兩個以上的葉根槽，以及進、出汽側(cè)平面和內(nèi)背徑向平面；葉身是由若干檔型線所組成，分成內(nèi)弧、背弧和進汽邊、出汽邊四部分；最上面的部分是葉冠，同葉根一樣也要加工出兩側(cè)面和內(nèi)、背徑向面來；而型面和葉根葉冠相交的區(qū)域是以圓角來過渡的，稱之為轉(zhuǎn)接。
一個葉片的的工藝編制，首先要考慮的就是工藝方案的制定，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點以及精度等級和技術(shù)要求，確定最穩(wěn)定的裝夾方式和最合理的加工手段，像聯(lián)合循環(huán)機機組的高壓動葉，要求最高的應(yīng)該是兩側(cè)面的尺寸和內(nèi)背徑向面之間的節(jié)距，以及葉根和葉冠之間的位置度。裝夾方式采用最基本的一夾一頂，但為了保證工藝基準的一致性，將定位的工藝凸臺和中心孔先在立式加工中心上一次加工出來，再以加工好的定位基準進行整個葉片的加工。為了保證兩側(cè)面和節(jié)距的精度，這些部位都是用同一把精銑刀來進行加工，并且采用在線測量的方式，先加工出葉根或葉冠的兩側(cè)面，在線測量，調(diào)整刀長做準兩側(cè)面，再以調(diào)整好的刀長來加工相對應(yīng)部位的內(nèi)背徑向面，以保證節(jié)距的要求。整個工序的安排如下：
①在五軸立式機床上，一次裝夾，先加工出方鋼的裝夾工藝凸臺，再用中心鉆頭加工兩端定位用的中心孔，這樣充分保證了所有工藝基準的一致性；
②用工藝凸臺和中心孔定位，用一端壓夾一端頂緊的方式在五軸機床上進行裝夾；
③裝夾牢固之后，首先整體開荒去除大面積的余量；
④粗加工出尾座頂尖端的兩側(cè)面和內(nèi)背徑向面，然后用精銑刀稍放量精加工該處兩側(cè)面，進行在線測量，和放量后的名義尺寸進行比較，相應(yīng)調(diào)整刀長，再進行加工，直至做準兩側(cè)面；再以最后調(diào)整好的刀長，精銑出尾座側(cè)的內(nèi)背徑向面；
⑤重復(fù)上面的步驟和在線測量調(diào)整刀長的方法，做準驅(qū)動端夾具一側(cè)的兩側(cè)面，和該部位的內(nèi)背徑向面；
⑥.然后粗銑型面和兩處過渡圓角的轉(zhuǎn)接，單面留0.5～1mm余量；
⑦再分粗、精銑加工出葉根槽和汽封以及各個倒角和工藝槽；
⑧回轉(zhuǎn)加工精銑型面，以及兩處轉(zhuǎn)接；如果余量較大，也可以加一步半精加工；
⑨最后銑出葉頂和葉根底面，并用鍵槽銑刀鉆出葉根底面的半圓槽，結(jié)束所有部位的加工。
大面積的開荒去余量、粗銑兩側(cè)面及徑向面和粗銑型面，用的都是同一把φ40mmR6的粗銑圓角刀片刀,刀片是φ12mm的圓刀片，用低轉(zhuǎn)速大進給的方法進行加工。精銑兩側(cè)面和徑向面的精銑刀是φ63mm的刀片刀，用的是R0.5的方肩刀片。精銑型面的精銑刀是φ20mmR4的刀片刀，用φ8mm圓刀片。轉(zhuǎn)接部位用的是4°的錐度球頭刀。至于其余的根槽等部位，用的是整體硬質(zhì)合金立銑刀，根據(jù)不同的槽寬，選用不同的直徑及R角，以及不同的加工參數(shù)。
最初的工藝方案是無論粗精加工，所有的部位都在五軸設(shè)備上加工出來，并將工藝凸臺放在葉冠一側(cè)（見圖2），那么裝夾的時候，葉冠在夾具處壓緊而葉根放到了尾座頂尖處，這樣加工出來的葉根內(nèi)、背徑向面出現(xiàn)了大量的振紋，無論怎樣調(diào)整加工參數(shù)結(jié)果都不理想，而且葉片越長振紋越嚴重；后來將工藝方案改成工藝凸臺放在葉根處壓緊而葉冠一側(cè)頂緊，就解決了徑向面振紋的問題。另一個困擾我們的難題是葉根底面半圓槽的加工，因為它和徑向面不垂直，保證不了其左右位置公差的要求，為此浪費了大量的時間和坯料，最后和工藝人員溝通，只好將半圓槽放到三軸設(shè)備去做。 #p#分頁標題#e#
由此可見，工藝方案的變動會對加工產(chǎn)生根本的影響。
五軸加工雖然簡化了工藝和工裝，加工思路是在程序當中體現(xiàn)出來的，但合理的工藝方案仍具有至關(guān)重要的作用，它本身就決定了一個產(chǎn)品加工的難易和質(zhì)量的好壞，工藝人員必須首先從宏觀上把握整個產(chǎn)品每個部位的加工，如何定位怎樣裝夾才能得到最佳的效果，然后設(shè)計出精巧合理的夾具，整個加工過程才能順暢，產(chǎn)品質(zhì)量才能穩(wěn)定，數(shù)控編程只是在已確定了的工藝方案的框架內(nèi)進行發(fā)揮。
方鋼葉片的加工特點
精度要求高：如聯(lián)合循環(huán)168機組的高壓動葉，要求兩側(cè)面的公差0～-0.03mm，節(jié)距公差+0.04～-0.02mm。這在無錫透平葉片有限公司加工的產(chǎn)品種類里面是首屈一指的。
加工部位多并且形式多樣：基本上所有能做加工的部位都要求在五軸設(shè)備上一次做下來，而不同的葉片形狀各異，使得加工類型又復(fù)雜多變，這也是五軸加工的強項。
粗銑開荒的時間占的比例大，一半左右的時間用在去余量上，如何縮短粗加工的時間，是提高加工效率的關(guān)鍵。
葉片品種多批量小。
制定工藝方案的原則
工藝方案的制定應(yīng)本著追求違禁詞性價比的原則，一個理想的工藝方案應(yīng)該是用最簡便的加工手段，最高的加工效率，最低的加工成本，來得到最穩(wěn)定最可靠的加工質(zhì)量。工藝人員追求的是制造出最佳、而不一定是最完美的產(chǎn)品。就方鋼葉片五軸加工而言，不是所有種類的葉片，不是葉片上的所有部位都應(yīng)該上五軸加工。而要求非常嚴格的兩側(cè)面和徑向面可以考慮用平面磨床，一次加工多片；葉根的圓弧槽以及葉根底面和葉頂可以用大立車對葉片組圈進行加工；這樣即保證了精度和表面質(zhì)量，也極大地提高了效率。限制方鋼加工效率的粗銑開荒可以外委，或者在普通機床上做。讓五軸設(shè)備做它最擅長的，以發(fā)揮它違禁詞的功效。
結(jié)論
五軸設(shè)備不是萬能的，它具有不可比擬的優(yōu)越性，也同樣有其自身的局限性。方鋼的五軸加工雖然簡化了工藝工裝，但工藝方案仍具有至關(guān)重要的作用。方鋼葉片的加工代表著無錫透平葉片有限公司加工精度的最高水平。工藝方案的制定應(yīng)本著追求違禁詞性價比的原則，合理地制定方鋼葉片的工藝方案。
