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摘 要：本文重点分析了机械加工的几道关键工序， 采用车削、电加工等工艺，对加工工艺参数的设计、计算进行了研究，通过试验验证了工艺方法的可行性。
关键词：低压导向叶片、电加工、气膜孔、车削
一、叶片特性分析
1、叶片结构分析。低压涡轮导向叶片的叶身为无余量精铸结构毛料，带有上、下缘板，留有机械加工余量，安装板具有空间角度；叶片内腔空心，壁薄，加工易变形。
2、叶片材料特性。低压导向叶片的材料为K465，是一种高温定向合金材料，工作温度为1100℃，加工性能差。
二、加工工艺路线分析
（一）工艺路线的确定
磨进气边基准面→磨排气边基准面→磨盆向安装板→磨背向安装板→缓进磨进气边上安装板→车进气边缘板→车排气边缘板→钻孔→数控铣小安装板定位槽 →电火花叶身气膜孔→电脉冲上安装板气膜孔和盆背封严槽。
（二）本工艺路线的优点
1、加工中将毛料叶身基准转到安装板上。2、考虑到组件加工叶身气膜孔存在干涉问题，在单件上将叶身气膜孔加工完成。封严槽的加工安排在组件所有基准面加工后，保证盆背封严槽装配的一致性。3、加工上、下进排气边缘板时，采用缓进磨加工和车削加工的方式，先采用缓进磨将组件的基准加工完成，后用两道车加工的工序完成整个圆弧的加工，保证圆弧的一致性并提高了加工效率。4、高精度的定位槽和孔的加工过程中，采用四坐标铣床并保证加工基准的统一。
三、试验方案及解决措施
（一）缓进磨削加工上缘板外圆及端面试验，制定合理的磨削参数，解决磨削裂纹问题
选用数控缓进磨削设备，该设备中的X、Y、Z、V、B可以实现五轴联动，对空间圆弧曲面进行加工。实际加工中，真正参与加工的仅有X、Y、Z、B轴联动，所以该设备本质上是属于七轴四联动设备。设计了可靠的夹、测具可保证上缘板外圆及端面的尺寸精度。
1、缓进磨削数控程序。 缓进磨削数控程序编制需要两个关键参数，旋转台的翻转角度A和在主轴方向上要磨削的圆弧最高点与翻转台的距离r，这两个参数需要根据砂轮主轴行程及旋转台翻转的范围来确定，翻转角度A需要通过干涉计算出临界角度，并经计算加工不产生干涉。根据A角及主轴行程，最终选择了夹具的合适加工位置，当夹具固定后，便可通过测量计算出r值。参数A及r是缓进磨削加工编程和程序调试的关键参数 。
2、选择磨削砂轮。针对被加工材料特性，选用超软砂轮PA/WA 60E8V35m/s （棕刚玉，白刚玉；粒度60 磨料砂轮），砂轮的直径 为500，适用于外圆的加工。
3、选择冷却方法与冷却液。磨削表面质量、工件精度和砂轮的磨损在很大程度上受冷却效果的影响。采用高压将冷却液注入砂轮，使砂轮富含冷却液。并随着砂轮旋转产生的离心力高速甩出，直接进入冷却区域，提高冷却和润滑效果，改善工件质量，减少砂轮磨损。
4、选择磨削参数。经过对试验件选用不同的参数进行加工试验，确定不产生烧伤和加工效率高的加工参数为：
粗加工参数为：砂轮线速度为20-40m/s，磨削进给速度：100毫米/分，吃刀量：1-0.7mm，砂轮修整量0.1 mm；
精加工参数为：砂轮线速度为30-50m/s，磨削进给速度：100毫米/分，吃刀量：0.1-0.2mm，砂轮修整量0.1mm。
（二）试验叶身气膜孔的加工，加工方法的选择，夹具结构及加工参数的确定，保证位置精度。
1、加工方法及夹具结构。采用数控高速电火花小孔机床ZT010A，该机床属电火花加工设备。采用空心铜管作为电极，由导向器导向，在电极与工件之间施加高频脉冲电源，加工使主轴带动电极在伺服系统控制下作伺服进给，在电极与工件之间产生脉冲高频放电，有控制的蚀除工件。加工中，高压水质工作液从电极的内孔中喷出，对加工区域实施强迫排屑冷却，保证加工的顺利进行。
2、电加工工艺参数确定 。电加工气膜孔须符合文件中相关要求，对表面不规则性、晶间腐蚀、局部腐蚀、断弧或电弧烧伤及再铸层厚度等都有严格规定。其中再铸层厚度要求小于0.06mm，其与加工材料，电加工参数都存在关联。通过选取多种参数送理化检测，确定合理参数。
脉宽20ms 脉间24 ms 高压电流8A 伺服50%
理化检测再铸层厚度符合要求，加工效率高。因此选用该参数作为电加工气膜孔最终参数。
（三）进行缘板车削的攻关试验，采用组合车床的工装，选择合适的刀具及合理的参数
1、确定车加工的工装。由于该台叶片只生产一台，在工艺准备时没有派制专用的工装，确定采用组合工装。工装结构确定为制作专用定位块，受结构和叶片尺寸大小的限制，车床转盘上只装配四个工位，就是每圈只加工四组叶片。定位块的尺寸没有到最后的尺寸，组装后在车床上组合车加工。由于组合工装的底盘重量大，只能安装在数控立车上加工。
2、刀具材料的选择。用YG10H材料车刀加工叶片。
3、加工参数的确定 。走刀量0.1mm/转，粗车时的进给量≤0.5mm，精车时的进给量≤0.15mm。切削速度≤0.3米/秒 ，车床转速≤6转/分。
四、结论
本文论述了K465材料的低压导向叶片的加工工艺路线合理可行，论文总结出零件的加工过程中涉及关键工序磨削加工、车削加工、电加工等多种加工工艺和加工参数；论证了K465材料切削性能较差，在机械加工过程中所有夹具选用合理的壓紧结构，避免了横向受力产生横向变形。采用论述中的工艺路线和参数加工出合格的叶片，我公司具备了多联导向叶片的生产能力。
关键词：低压导向叶片、电加工、气膜孔、车削
一、叶片特性分析
1、叶片结构分析。低压涡轮导向叶片的叶身为无余量精铸结构毛料，带有上、下缘板，留有机械加工余量，安装板具有空间角度；叶片内腔空心，壁薄，加工易变形。
2、叶片材料特性。低压导向叶片的材料为K465，是一种高温定向合金材料，工作温度为1100℃，加工性能差。
二、加工工艺路线分析
（一）工艺路线的确定
磨进气边基准面→磨排气边基准面→磨盆向安装板→磨背向安装板→缓进磨进气边上安装板→车进气边缘板→车排气边缘板→钻孔→数控铣小安装板定位槽 →电火花叶身气膜孔→电脉冲上安装板气膜孔和盆背封严槽。
（二）本工艺路线的优点
1、加工中将毛料叶身基准转到安装板上。2、考虑到组件加工叶身气膜孔存在干涉问题，在单件上将叶身气膜孔加工完成。封严槽的加工安排在组件所有基准面加工后，保证盆背封严槽装配的一致性。3、加工上、下进排气边缘板时，采用缓进磨加工和车削加工的方式，先采用缓进磨将组件的基准加工完成，后用两道车加工的工序完成整个圆弧的加工，保证圆弧的一致性并提高了加工效率。4、高精度的定位槽和孔的加工过程中，采用四坐标铣床并保证加工基准的统一。
三、试验方案及解决措施
（一）缓进磨削加工上缘板外圆及端面试验，制定合理的磨削参数，解决磨削裂纹问题
选用数控缓进磨削设备，该设备中的X、Y、Z、V、B可以实现五轴联动，对空间圆弧曲面进行加工。实际加工中，真正参与加工的仅有X、Y、Z、B轴联动，所以该设备本质上是属于七轴四联动设备。设计了可靠的夹、测具可保证上缘板外圆及端面的尺寸精度。
1、缓进磨削数控程序。 缓进磨削数控程序编制需要两个关键参数，旋转台的翻转角度A和在主轴方向上要磨削的圆弧最高点与翻转台的距离r，这两个参数需要根据砂轮主轴行程及旋转台翻转的范围来确定，翻转角度A需要通过干涉计算出临界角度，并经计算加工不产生干涉。根据A角及主轴行程，最终选择了夹具的合适加工位置，当夹具固定后，便可通过测量计算出r值。参数A及r是缓进磨削加工编程和程序调试的关键参数 。
2、选择磨削砂轮。针对被加工材料特性，选用超软砂轮PA/WA 60E8V35m/s （棕刚玉，白刚玉；粒度60 磨料砂轮），砂轮的直径 为500，适用于外圆的加工。
3、选择冷却方法与冷却液。磨削表面质量、工件精度和砂轮的磨损在很大程度上受冷却效果的影响。采用高压将冷却液注入砂轮，使砂轮富含冷却液。并随着砂轮旋转产生的离心力高速甩出，直接进入冷却区域，提高冷却和润滑效果，改善工件质量，减少砂轮磨损。
4、选择磨削参数。经过对试验件选用不同的参数进行加工试验，确定不产生烧伤和加工效率高的加工参数为：
粗加工参数为：砂轮线速度为20-40m/s，磨削进给速度：100毫米/分，吃刀量：1-0.7mm，砂轮修整量0.1 mm；
精加工参数为：砂轮线速度为30-50m/s，磨削进给速度：100毫米/分，吃刀量：0.1-0.2mm，砂轮修整量0.1mm。
（二）试验叶身气膜孔的加工，加工方法的选择，夹具结构及加工参数的确定，保证位置精度。
1、加工方法及夹具结构。采用数控高速电火花小孔机床ZT010A，该机床属电火花加工设备。采用空心铜管作为电极，由导向器导向，在电极与工件之间施加高频脉冲电源，加工使主轴带动电极在伺服系统控制下作伺服进给，在电极与工件之间产生脉冲高频放电，有控制的蚀除工件。加工中，高压水质工作液从电极的内孔中喷出，对加工区域实施强迫排屑冷却，保证加工的顺利进行。
2、电加工工艺参数确定 。电加工气膜孔须符合文件中相关要求，对表面不规则性、晶间腐蚀、局部腐蚀、断弧或电弧烧伤及再铸层厚度等都有严格规定。其中再铸层厚度要求小于0.06mm，其与加工材料，电加工参数都存在关联。通过选取多种参数送理化检测，确定合理参数。
脉宽20ms 脉间24 ms 高压电流8A 伺服50%
理化检测再铸层厚度符合要求，加工效率高。因此选用该参数作为电加工气膜孔最终参数。
（三）进行缘板车削的攻关试验，采用组合车床的工装，选择合适的刀具及合理的参数
1、确定车加工的工装。由于该台叶片只生产一台，在工艺准备时没有派制专用的工装，确定采用组合工装。工装结构确定为制作专用定位块，受结构和叶片尺寸大小的限制，车床转盘上只装配四个工位，就是每圈只加工四组叶片。定位块的尺寸没有到最后的尺寸，组装后在车床上组合车加工。由于组合工装的底盘重量大，只能安装在数控立车上加工。
2、刀具材料的选择。用YG10H材料车刀加工叶片。
3、加工参数的确定 。走刀量0.1mm/转，粗车时的进给量≤0.5mm，精车时的进给量≤0.15mm。切削速度≤0.3米/秒 ，车床转速≤6转/分。
四、结论
本文论述了K465材料的低压导向叶片的加工工艺路线合理可行，论文总结出零件的加工过程中涉及关键工序磨削加工、车削加工、电加工等多种加工工艺和加工参数；论证了K465材料切削性能较差，在机械加工过程中所有夹具选用合理的壓紧结构，避免了横向受力产生横向变形。采用论述中的工艺路线和参数加工出合格的叶片，我公司具备了多联导向叶片的生产能力。