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      線切割機(jī)床在葉片加工中應(yīng)用的可行性

      2015-05-14 08:33:16王文丹
      機(jī)械工程師 2015年8期
      關(guān)鍵詞:電火花工時(shí)毛坯

      王文丹

      (哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司,哈爾濱 150046)

      0 引言

      線切割是電火花線切割的簡(jiǎn)稱,此設(shè)備是在電火花穿孔、成形加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它不僅使電火花加工的應(yīng)用得到了發(fā)展,而且某些方面已取代了電火花穿孔、成形加工??紤]到線切割機(jī)床的加工原理,我們準(zhǔn)備將其應(yīng)用于某些特殊葉片及某些特殊工序的加工中。

      1 傳統(tǒng)加工工藝和線切割工藝簡(jiǎn)介

      汽輪機(jī)葉片的形狀復(fù)雜,葉片加工是否準(zhǔn)確決定了整個(gè)機(jī)組的效率,長(zhǎng)期以來我國一直采用方鋼投料,四軸數(shù)控銑汽道型線的工藝方案。例如某廠正在應(yīng)用的工藝方案主要加工設(shè)備為北一大隈四軸數(shù)控設(shè)備,典型的加工方案及工時(shí)見表1。

      從表1可見,加工耗費(fèi)工時(shí)較多,交工效率不夠高。線切割是電火花線切割的簡(jiǎn)稱,此設(shè)備是在電火花穿孔、成形加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,可以考慮將其應(yīng)用于某些特殊葉片及某些特殊工序的加工中。

      如果應(yīng)用線切割設(shè)備,那么工藝方案可以簡(jiǎn)化為如表2所示的幾個(gè)工序。

      經(jīng)過對(duì)兩種方案的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)正在應(yīng)用的工藝方案主要加工設(shè)備為北一大隈四軸數(shù)控設(shè)備,而如果應(yīng)用線切割機(jī)床后,則主要的加工設(shè)備為線切割。

      表1 工時(shí)定額

      表2 工序安排

      2 傳統(tǒng)加工工藝及線切割工藝對(duì)比

      以表1、表2可以看出,采用線切割工藝后工序大大得到簡(jiǎn)化,那么是否線切割加工周期和經(jīng)濟(jì)性也適用呢?如果將這兩種工藝方案進(jìn)行對(duì)比,這兩種方案主要存在兩種區(qū)別,一是毛坯投料問題,二是加工設(shè)備的機(jī)床小時(shí)費(fèi)用及相應(yīng)設(shè)備加工時(shí)的工人工時(shí)問題。下面舉例進(jìn)行對(duì)比:以單件毛坯尺寸為41 mm×98 mm×160 mm,每級(jí)別裝機(jī)60只葉片,重量為0.4t。

      2.1 下料毛坯對(duì)比

      如果按線切割考慮毛坯投料,可以將毛坯按一般方式進(jìn)行投料,或者將汽道型線旋轉(zhuǎn)到更適合的角度,交差來拼圖,力求將方鋼毛坯最大化的利用。葉片毛坯的高度因不需要四軸裝夾,其工藝頭可節(jié)省約50 mm左右。按經(jīng)驗(yàn)來計(jì)算,如果按方鋼下料為0.4t,而用線切割的這種方式下料可節(jié)省至少一半的質(zhì)量,即為0.2t。

      2.2 工序?qū)Ρ?/h3>

      主要的工序?yàn)槠佬途€加工、兩端圓弧及拋光三大序。

      1)汽道型線加工對(duì)比。

      北一大隈其機(jī)床費(fèi)用約為137元/h,按此例產(chǎn)品來計(jì)算,其汽道型線加工時(shí)間為單件45+75=120 min(校模工時(shí)忽略不計(jì))。那么按現(xiàn)行工時(shí)來計(jì)算,其機(jī)床費(fèi)用約為274元,工人的工資成本約為現(xiàn)行工時(shí)的8倍。

      線切割其機(jī)床費(fèi)用約為18元/h(公司線切割數(shù)據(jù)),加工效率按2400 mm2/h計(jì)算,同樣以此例產(chǎn)品計(jì)算,其加工汽道型線表面積(即汽道截面周長(zhǎng)×葉片毛坯高度)約為 210 mm×118 mm=24 780 mm2。

      這樣加工一只葉片汽道型線約為10 h(注:此加工效率按我公司的數(shù)據(jù)得來,實(shí)際加工中遠(yuǎn)高于2400 mm2/h),其機(jī)床費(fèi)用約為180元。一名操作者可操作4臺(tái)以上線切割設(shè)備。那么工人的工資成本相應(yīng)也會(huì)降低一些,具體不作計(jì)算。

      2)拋光汽道型線對(duì)比。

      按現(xiàn)行工藝方案進(jìn)行拋光:因待拋的汽道型線表面為數(shù)控機(jī)床下來的葉片,其拋光量較大,并且拋光過程中還要找準(zhǔn)型線,其拋光約為40 min,拋光機(jī)的費(fèi)用相對(duì)較低一點(diǎn),這里不做機(jī)床費(fèi)用統(tǒng)計(jì),其工人的工資成本較高,按8倍計(jì)算約為320 min。

      按線切割方式進(jìn)行的拋光:由于型線單面只有0.08mm硬化層,拋掉見光即可,拋光時(shí)間至少節(jié)省70%。

      3)其它節(jié)省工序主要包括線切割直接割出兩端圓弧等,不做具體計(jì)算對(duì)比。

      除了上面的葉片毛坯,汽道型線加工及拋光等工序的對(duì)比,我們還可以從北一大隈機(jī)床與普通線切割機(jī)床的占地面積來對(duì)比,基本上達(dá)到1:4的關(guān)系。

      3 特殊工序?yàn)槲夜旧a(chǎn)的P型及棕樹型葉根齒型去余量

      除了無根冠的直截面的導(dǎo)葉片適合于用線切割加工,現(xiàn)在的P型及棕樹型葉根的加工過程中,也可以使用線切割機(jī)床,直接將待加工的葉根方鋼部位按工藝要求切割,再進(jìn)行精加工。對(duì)于現(xiàn)在的高溫合金葉片,尤為重要。

      4 結(jié)語

      上述對(duì)比可知,若應(yīng)用適當(dāng)數(shù)量的線切割機(jī)床葉片下料毛坯量減少,加工時(shí)間和加工費(fèi)用大大降低,此工藝可行。

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