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叶片是透平机械中的核心零件，叶片一般都处在高温、高压和腐蚀的介质下工作。叶片的加工质量和寿命直接影响到机组的运行效率和可靠性，而叶片的质量和寿命与叶片的加工方式有着密切关系。
一、叶片加工的相关知识
1、叶片加工工艺
叶片加工按照工艺区分一般分为方钢、方箱工艺，其中小型叶片一般采用方钢工艺，整体长方形材料采用大余量去除材料方法加工，一般材料去除率大于70%；大型叶片采用锻造毛坯后方箱工艺加工。
2、叶片加工内容
叶片加工主要包括叶根、叶身、叶冠、气道、过渡R加工。
叶根主要起安装、定位作用，所以定位处精度、光洁度要求较高。
叶身是主要工作部位，一般采用型面加工后精抛光来达到要求。
3、叶片毛坯种类
叶片的毛坯形式可分为：模锻叶片毛坯，方刚叶片毛坯、精铸叶片毛坯。模锻叶片毛坯叶身部分单面延法向方向放量4-5mm，叶冠和叶根放量7mm左右，锻成方刚形式。
4、叶片加工特点及难点
1）一般先加工叶根，后以叶根作为定位基准装夹，叶冠顶针支撑，型面加工为剩余工序。
2）由于叶片加工要求高材料去除率，但叶片材料一般为钛合金与高温合金材料，所以切削线速度一般都很低，且刀具磨损较快，要求刀具既锋利又要耐磨损。
3）叶片刚性较差，装夹困难，加工过程中工件变形量大，尤其在型面加工过程中刀具经过出气边时，工件严重变形，刀具振刀，工件被加工表面有振纹。
5、加工方法
下面以汽轮机叶片叶身和气道型面的加工为例，简单介绍叶片型面加工的粗、半精、精加工的方式和刀具及刀具参数选择。该叶片为小型叶片，总长270mm，叶根长80mm，叶根厚40mm。零件对加工后的表面粗糙度和轮廓精度要求较高，其叶身较长、叶片壁薄。
1）传统数控加工方法
对于叶盆、叶背、叶缘圆弧的加工利用球刀或鼓型刀分别进行区域加工、插铣等加工，有接刀痕，同时加工效率低。
2）现代四轴联动加工方法
四轴联动加工则是介于在三座标与五座标加工的一种数控加工方式。它是在三座标(X、Y、Z)基础上为某一轴(X轴或Y轴)增加一个回转轴(A轴或B轴)，这样在加工时不仅可以在X、Y、Z、三个方向上联动同时也能绕回转轴作回转运动。其加工范围较三座标数控加工大为提高。并能有效地控制刀具和曲面切削点法矢的夹角，从而使切削余量相对均匀，在型面扭转较大的叶片加工中有明显的优势；同时一次完成了叶盆、叶背、进排气边缘的加工，具有较高的加工精度。
工件在机床上，一次装夹，先加工出方钢的装夹工艺凸台，再用中心钻头加工两端定位用的中心孔，这样充分保证了所有工艺基准的一致性；用工艺凸台和中心孔定位，用一端压夹一端顶紧的方式在四轴机床上进行装夹加工。
二、叶片型面粗加工的几种模式
1、用分层铣削法
工件绕机床A轴旋转，刀具在Z轴方向切进一定的深度，再延X轴方向切去一层，如此反复进行，直至加工到位。
2、车铣法
工件绕机床A轴旋转，刀具在Z轴方向进刀切削，直至加工到位，然后再退刀，再在X轴方向进刀，继续加工。
3、线性铣削
机床一个个型面逐一进行面铣削，从而去除大部分余量，类似于区域加工方法。
4、螺旋铣削法
刀具围绕叶片型面作整周回转，采用玉米仿形铣刀，大切深进刀，切削深度一次性达到粗加工要求尺寸，同时沿X轴方向进刀，刀具的轨迹为径向螺旋的铣削线。
5、刀具种类及切削参数
上述分层铣、车铣、线性铣等粗加工采用圆刀片的仿形铣刀，实验用刀参数如下：刀具(WALTER)F2034，刀片型号为RWXP35，Φ40,4齿，线速度为280m/min,转速为2230r/min,每齿进给量0.55mm，进给量3.9mm/min，吃刀深度为3mm。采用的新型刀具是一款仿形铣刀，圆刀片设计具有一种创新的可变微观几何角度，用于应对多轴叶片加工中不断变化的材料余量。这提高了汽轮机叶片的加工效率、减少了振动并改进了排屑控制。刀片座设计有刀片抗转动系统，通过4个小平面确保刀片在加工过程中不会旋转，提高加工稳定性，确保了加工过程的安全。汽轮机叶片铣削加工往往需要较高的刀具悬伸量，因此这样的刀片座设计就显得尤为重要。
螺旋铣削粗加工采用玉米铣刀，端面采用两个刀片，切割第2行采用3个刀片，第3、4行采用4个刀片，此种刀具可进行大切深加工，切削刃长，加工效率高，广泛应用于粗加工。
三、叶型的半精加工
型面的半精加工采用螺旋线铣削方式，其走刀轨迹由刀具围绕叶片型面作整周回转的一系列螺旋线所形成。其特点是：叶片整周切削过程中，轨迹光滑连续，可采用高速铣削；同时切削过程中叶片对称受力，使加工变形大大减小。
采用螺旋铣仿形加工的半精加实验切削参数如下：线速度为250m/min,每齿进给量0.16mm，进给量1.2mm/min，吃刀深度为2.5mm。
四、叶片型面的精加工
采用螺旋铣的方法进行加工，使用F2334，Ø32，Z=5，刀片ROHX08的仿形铣刀，相对以前的专用铣刀加工，加工时间缩短20%，刀具寿命增加30%，刀具成本降低10%。
五、总结
传统汽轮机叶片加工中，型面曲線采用什么曲线，直接影响所采用的加工发法，例如等截面叶片型面的加工，通常先加工内弧，用控制弧深的方法来保证气道与叶根的相对位置，加工背弧时，再以内弧型线定为，保证型面的最大厚度，粗铣后为精铣均匀留0.5mm余量。
现代五轴加工费用较高，而四轴加工更具实际意义。四坐标数控机床加工叶片型面时，由于A轴可旋转，机床有刀具选择功能，刀具切削中，在刀具不发生干涉的情况铣刀直径越大越好，而且端面圆角可为任意角，此种加工比较适于中小型叶片的加工。
一、叶片加工的相关知识
1、叶片加工工艺
叶片加工按照工艺区分一般分为方钢、方箱工艺，其中小型叶片一般采用方钢工艺，整体长方形材料采用大余量去除材料方法加工，一般材料去除率大于70%；大型叶片采用锻造毛坯后方箱工艺加工。
2、叶片加工内容
叶片加工主要包括叶根、叶身、叶冠、气道、过渡R加工。
叶根主要起安装、定位作用，所以定位处精度、光洁度要求较高。
叶身是主要工作部位，一般采用型面加工后精抛光来达到要求。
3、叶片毛坯种类
叶片的毛坯形式可分为：模锻叶片毛坯，方刚叶片毛坯、精铸叶片毛坯。模锻叶片毛坯叶身部分单面延法向方向放量4-5mm，叶冠和叶根放量7mm左右，锻成方刚形式。
4、叶片加工特点及难点
1）一般先加工叶根，后以叶根作为定位基准装夹，叶冠顶针支撑，型面加工为剩余工序。
2）由于叶片加工要求高材料去除率，但叶片材料一般为钛合金与高温合金材料，所以切削线速度一般都很低，且刀具磨损较快，要求刀具既锋利又要耐磨损。
3）叶片刚性较差，装夹困难，加工过程中工件变形量大，尤其在型面加工过程中刀具经过出气边时，工件严重变形，刀具振刀，工件被加工表面有振纹。
5、加工方法
下面以汽轮机叶片叶身和气道型面的加工为例，简单介绍叶片型面加工的粗、半精、精加工的方式和刀具及刀具参数选择。该叶片为小型叶片，总长270mm，叶根长80mm，叶根厚40mm。零件对加工后的表面粗糙度和轮廓精度要求较高，其叶身较长、叶片壁薄。
1）传统数控加工方法
对于叶盆、叶背、叶缘圆弧的加工利用球刀或鼓型刀分别进行区域加工、插铣等加工，有接刀痕，同时加工效率低。
2）现代四轴联动加工方法
四轴联动加工则是介于在三座标与五座标加工的一种数控加工方式。它是在三座标(X、Y、Z)基础上为某一轴(X轴或Y轴)增加一个回转轴(A轴或B轴)，这样在加工时不仅可以在X、Y、Z、三个方向上联动同时也能绕回转轴作回转运动。其加工范围较三座标数控加工大为提高。并能有效地控制刀具和曲面切削点法矢的夹角，从而使切削余量相对均匀，在型面扭转较大的叶片加工中有明显的优势；同时一次完成了叶盆、叶背、进排气边缘的加工，具有较高的加工精度。
工件在机床上，一次装夹，先加工出方钢的装夹工艺凸台，再用中心钻头加工两端定位用的中心孔，这样充分保证了所有工艺基准的一致性；用工艺凸台和中心孔定位，用一端压夹一端顶紧的方式在四轴机床上进行装夹加工。
二、叶片型面粗加工的几种模式
1、用分层铣削法
工件绕机床A轴旋转，刀具在Z轴方向切进一定的深度，再延X轴方向切去一层，如此反复进行，直至加工到位。
2、车铣法
工件绕机床A轴旋转，刀具在Z轴方向进刀切削，直至加工到位，然后再退刀，再在X轴方向进刀，继续加工。
3、线性铣削
机床一个个型面逐一进行面铣削，从而去除大部分余量，类似于区域加工方法。
4、螺旋铣削法
刀具围绕叶片型面作整周回转，采用玉米仿形铣刀，大切深进刀，切削深度一次性达到粗加工要求尺寸，同时沿X轴方向进刀，刀具的轨迹为径向螺旋的铣削线。
5、刀具种类及切削参数
上述分层铣、车铣、线性铣等粗加工采用圆刀片的仿形铣刀，实验用刀参数如下：刀具(WALTER)F2034，刀片型号为RWXP35，Φ40,4齿，线速度为280m/min,转速为2230r/min,每齿进给量0.55mm，进给量3.9mm/min，吃刀深度为3mm。采用的新型刀具是一款仿形铣刀，圆刀片设计具有一种创新的可变微观几何角度，用于应对多轴叶片加工中不断变化的材料余量。这提高了汽轮机叶片的加工效率、减少了振动并改进了排屑控制。刀片座设计有刀片抗转动系统，通过4个小平面确保刀片在加工过程中不会旋转，提高加工稳定性，确保了加工过程的安全。汽轮机叶片铣削加工往往需要较高的刀具悬伸量，因此这样的刀片座设计就显得尤为重要。
螺旋铣削粗加工采用玉米铣刀，端面采用两个刀片，切割第2行采用3个刀片，第3、4行采用4个刀片，此种刀具可进行大切深加工，切削刃长，加工效率高，广泛应用于粗加工。
三、叶型的半精加工
型面的半精加工采用螺旋线铣削方式，其走刀轨迹由刀具围绕叶片型面作整周回转的一系列螺旋线所形成。其特点是：叶片整周切削过程中，轨迹光滑连续，可采用高速铣削；同时切削过程中叶片对称受力，使加工变形大大减小。
采用螺旋铣仿形加工的半精加实验切削参数如下：线速度为250m/min,每齿进给量0.16mm，进给量1.2mm/min，吃刀深度为2.5mm。
四、叶片型面的精加工
采用螺旋铣的方法进行加工，使用F2334，Ø32，Z=5，刀片ROHX08的仿形铣刀，相对以前的专用铣刀加工，加工时间缩短20%，刀具寿命增加30%，刀具成本降低10%。
五、总结
传统汽轮机叶片加工中，型面曲線采用什么曲线，直接影响所采用的加工发法，例如等截面叶片型面的加工，通常先加工内弧，用控制弧深的方法来保证气道与叶根的相对位置，加工背弧时，再以内弧型线定为，保证型面的最大厚度，粗铣后为精铣均匀留0.5mm余量。
现代五轴加工费用较高，而四轴加工更具实际意义。四坐标数控机床加工叶片型面时，由于A轴可旋转，机床有刀具选择功能，刀具切削中，在刀具不发生干涉的情况铣刀直径越大越好，而且端面圆角可为任意角，此种加工比较适于中小型叶片的加工。