透平机械叶片加工:国产数控机床“勇担重任”

佚名
2019-11-25
来源:网络

在无锡透平叶片有限公司实施的“透平机械叶片制造应用国产高档数控机床示范工程”项目中,采用了大连科德数控有限公司的KturboM3000叶片铣


  透平机械叶片是配套国家重大先进动力装备的关键零部件之一,其制造水平,在较大程度上反映了一个国家先进制造业的水平。

  多年来,由于国产设备落后,我国透平机械叶片制造企业大量采购进口高精度数控机床,不仅费用高昂,而且核心制造能力受制于人。

  从2011年起,在 “04专项”的支持下,无锡透平叶片有限公司牵头承担了“透平机械叶片制造应用国产高档数控机床示范工程研究”课题,通过将04专项支持研制的15台国产高档数控机床组成示范生产线,用于百万等级核电及超超临界汽轮机大叶片、燃气轮机压气机叶片等透平机械叶片的制造,来综合验证国产高档数控机床的技术水平。

  这15台国产高档数控机床分别来自于北京机电院机床有限公司、北京工研精机股份有限公司、大连科德数控有限公司、东方电气集团东方汽轮机有限公司和济南二机床集团有限公司。

  在与进口设备的加工对比中,通过对每一类国产设备存在的问题分析,分别提出了改进措施,比如,由北京机电院机床有限公司研制的XKH800Z 五轴联动叶片加工中心,在可靠性考核期间,机床出现了排屑器卡死、Y轴抖动、冷冻液泄漏以及尾座夹具夹紧未到位等故障,而且加工的部件出现了叶冠表面有刀花纹、进出气边表面有横线纹路等缺陷,经改进后,对XKH800Z五轴联动叶片加工中心的加工精度和运行可靠性进行了检测考核,对所加工叶片的尺寸和形状位置精度等与进口机床加工的同样产品进行了比对,结果表明,XKH800Z五轴联动叶片加工中心的加工效率略低于斯达拉格HX151设备,平均效率约为86%,为哈米尔HSTM30机床效率的100%;XKH800Z机床的CPK及CP值,与哈米尔HSTM300机床的相当。完全适合加工各种类型的中小叶片,同斯达拉格HX151机床的加工适应性保持一致。另外,无锡透平叶片有限公司与大连科德数控有限公司合作,成功研制了KTurboM3000五轴叶片铣削加工中心,该设备现已成为国内能够加工最大汽轮机叶片的五轴联动加工中心,打破了进口垄断。

  总之,通过联合攻关,主要解决了以下重大问题:

  1、透平机械叶片形状复杂,加工难度大,因此,要求加工设备及配套设施必须整体上具备较高的技术水平。

  为此,先进、高质量的机床硬件是基础,控制系统、运动分析与补偿、在线技术和自动化等软件技术是实现高效稳定加工的关键,也是国产设备普遍存在的软肋。

  基于此,机床承制单位对机床的机构设计、动态分析与补偿、可靠性技术、随行夹具自动装夹技术和叶片自动上下料等适应性技术进行了深入研究,令国产高档数控机床适应了透平机械叶片的生产需求,提升了机床的整体应用水平。

  2、特大叶片的砂带磨以及特大叶片模具的五轴加工,是特大叶片制造中的一大难点。

  通过对叶片加工编程技术、67英寸以上特大核电叶片的砂带磨以及叶片大模具的五轴加工等关键技术进行研究,提升了国产高档数控机床在透平机械叶片磨削和特大模具制造中的应用水平。

  3、通过开展刀具检测、柔性生产物流系统以及成线设备的管控一体化平台等技术研究,实现了国产数控机床在数字化平台上的集成和应用推广。

  4、通过国产和进口设备在叶片五轴加工中的对比试验,提出了国产高档数控机床的改进措施,令国产高档数控机床的技术水平显著提升,实现了进口替代,满足了加工透平机械叶片的生产需求,为实现透平机械叶片的国产化和自主化提供了装备保障。

  值得一提的是,本次大量使用国产数控机床组成示范生产线用于各类叶片产品的加工,这在国内的发电设备制造行业尚属首创,具有良好的社会效益,同时也为机床制造企业带来了良好的经济效益。

  不容置疑,应用国产高档数控机床实现大叶片的国产化,将有助于国内发电设备行业进一步研发出具有自主知识产权的核电机组大叶片,超临界、超(超)临界汽轮机末级大叶片,航空发动机叶片等国家重大装备所需的透平机械叶片产品,加速推动国家发电装备的国产化进程。

来源:04专项


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