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透平機械葉片加工:國產數控機床“勇擔重任”
2019-11-23 悉恩悉機床網


在無錫透平葉片有限公司實施的“透平機械葉片制造應用國產高檔數控機床示范工程”項目中,采用了大連科德數控有限公司的KturboM3000葉片銑


  透平機械葉片是配套國家重大先進動力裝備的關鍵零部件之一,其制造水平,在較大程度上反映了一個國家先進制造業的水平。

  多年來,由于國產設備落后,我國透平機械葉片制造企業大量采購進口高精度數控機床,不僅費用高昂,而且核心制造能力受制于人。

  從2011年起,在 “04專項”的支持下,無錫透平葉片有限公司牽頭承擔了“透平機械葉片制造應用國產高檔數控機床示范工程研究”課題,通過將04專項支持研制的15臺國產高檔數控機床組成示范生產線,用于百萬等級核電及超超臨界汽輪機大葉片、燃氣輪機壓氣機葉片等透平機械葉片的制造,來綜合驗證國產高檔數控機床的技術水平。

  這15臺國產高檔數控機床分別來自于北京機電院機床有限公司、北京工研精機股份有限公司、大連科德數控有限公司、東方電氣集團東方汽輪機有限公司和濟南二機床集團有限公司。

  在與進口設備的加工對比中,通過對每一類國產設備存在的問題分析,分別提出了改進措施,比如,由北京機電院機床有限公司研制的XKH800Z 五軸聯動葉片加工中心,在可靠性考核期間,機床出現了排屑器卡死、Y軸抖動、冷凍液泄漏以及尾座夾具夾緊未到位等故障,而且加工的部件出現了葉冠表面有刀花紋、進出氣邊表面有橫線紋路等缺陷,經改進后,對XKH800Z五軸聯動葉片加工中心的加工精度和運行可靠性進行了檢測考核,對所加工葉片的尺寸和形狀位置精度等與進口機床加工的同樣產品進行了比對,結果表明,XKH800Z五軸聯動葉片加工中心的加工效率略低于斯達拉格HX151設備,平均效率約為86%,為哈米爾HSTM30機床效率的100%;XKH800Z機床的CPK及CP值,與哈米爾HSTM300機床的相當。完全適合加工各種類型的中小葉片,同斯達拉格HX151機床的加工適應性保持一致。另外,無錫透平葉片有限公司與大連科德數控有限公司合作,成功研制了KTurboM3000五軸葉片銑削加工中心,該設備現已成為國內能夠加工最大汽輪機葉片的五軸聯動加工中心,打破了進口壟斷。

  總之,通過聯合攻關,主要解決了以下重大問題:

  1、透平機械葉片形狀復雜,加工難度大,因此,要求加工設備及配套設施必須整體上具備較高的技術水平。

  為此,先進、高質量的機床硬件是基礎,控制系統、運動分析與補償、在線技術和自動化等軟件技術是實現高效穩定加工的關鍵,也是國產設備普遍存在的軟肋。

  基于此,機床承制單位對機床的機構設計、動態分析與補償、可靠性技術、隨行夾具自動裝夾技術和葉片自動上下料等適應性技術進行了深入研究,令國產高檔數控機床適應了透平機械葉片的生產需求,提升了機床的整體應用水平。

  2、特大葉片的砂帶磨以及特大葉片模具的五軸加工,是特大葉片制造中的一大難點。

  通過對葉片加工編程技術、67英寸以上特大核電葉片的砂帶磨以及葉片大模具的五軸加工等關鍵技術進行研究,提升了國產高檔數控機床在透平機械葉片磨削和特大模具制造中的應用水平。

  3、通過開展刀具檢測、柔性生產物流系統以及成線設備的管控一體化平臺等技術研究,實現了國產數控機床在數字化平臺上的集成和應用推廣。

  4、通過國產和進口設備在葉片五軸加工中的對比試驗,提出了國產高檔數控機床的改進措施,令國產高檔數控機床的技術水平顯著提升,實現了進口替代,滿足了加工透平機械葉片的生產需求,為實現透平機械葉片的國產化和自主化提供了裝備保障。

  值得一提的是,本次大量使用國產數控機床組成示范生產線用于各類葉片產品的加工,這在國內的發電設備制造行業尚屬首創,具有良好的社會效益,同時也為機床制造企業帶來了良好的經濟效益。

  不容置疑,應用國產高檔數控機床實現大葉片的國產化,將有助于國內發電設備行業進一步研發出具有自主知識產權的核電機組大葉片,超臨界、超(超)臨界汽輪機末級大葉片,航空發動機葉片等國家重大裝備所需的透平機械葉片產品,加速推動國家發電裝備的國產化進程。

來源:04專項

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