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简述加工转轮叶片的工艺

发布时间:2014-03-02

转轮叶片是水轮机工作的重要部分,他的制造精度和质量对水轮机的工作效率都有着直接的影响,如果加工的精度高,不仅可以提高机器工作的效率,还会带来长远和巨大的效益。叶片型面的数控加工方法相对来说很有优越性,而且成为水轮机的关键技术。数控加工的方法可以有效地保证加工出来的叶片的精度及光顺性,从而提高水轮机的稳定性和效率。
对叶片型面进行准确测量,是水轮机叶片数控加工中必不可少的重要环节。在加工前,必须了解叶片毛坯加工余量的分布情况,以便确定最合理的编程加工位置。所以,在加工前对叶片型面进行测量的目的主要有两个。一是将对叶片毛坯测量的数据送到计算机中,和叶片的理论造型进行比较、调整,把理论造型和毛坯型面调整到一个加工余量分布最合理的相对位置。二是在测量后的毛坯上,标定三个找正点,以便在叶片上机床装卡找正时,以这三点为基准,进行三点找正,把编程用的叶片理论造型调整到和毛坯实际加工位置完全符合于测量时调好的最合理的相对位置上进行编程加工。在加工过程中,也须用机床所配备的测量系统,对叶片加工的中间结果进行测量,以检查加工的效果及所剩余量,是否和编程时预期的效果一致。同时,也可检查加工中叶片的变形情况及叶片是否发生意外的移动,以便及时进行调整。在加工完成后,也必须用相应的测量装置对叶片的加工结果进行测量检查,以便获取加工的最终结果数据,确定其是否符合设计要求,并为下序转轮的装焊提供实际的数据依据。
水轮机叶片的主要工作面是复杂的三维雕塑曲面,对这种曲面测量的主要目的是要获取曲面上测点的实际位置到理论曲面的法向距离。要完成这种测量,一般的测量仪器是无法承担的。目前,国内外通常采用两种方法进行,一种是直接测量法,另一种是间接测量法。水轮机叶片是不规则的,特别是混流式叶片是没有任何基准的自由曲面,装卡找正更为困难。建议用数控机床铣轴测量装在胎具上的叶片三个定位基准点的坐标值,并在胎具上设定参照点进行找正。解决好叶片的装卡找正问题是保证叶片的加工位置和编程位置相吻合的一项重要工作。
到目前为止世界上所有加工水轮机叶片的厂家均采用胎具找正的方法。即把叶片放到胎具的固定位置,胎具放到机床的固定位置。这种方法的好处是一套程序加工一台机组的叶片。但由于混流式水轮机叶片形状的特殊性,这种方法找正非常困难,必须占用大量的机床时间,同时及易造成叶片翻面加工时的正、背面错位。而且作为找正基准的胎具造价极高。由于这种找正方法的第一面的找正只是一个粗找正,为保证整个叶片都能被加工到。要求毛坯余量相对大很多,这就造成叶片加工成本太高。我公司也曾经用这种方法进行装夹找正,结果造成正、背面错位,从而使加工半途而废。采用计算机自动三点找正法来解决上述找正问题。
水轮机叶片通常都采用不锈钢材料制造,加工比较困难,为了保证加工的效率和质量必须选择适合的刀具进行加工。从刀具的类型上,应选择硬质合金机卡刀。这种刀具耐磨、抗冲击性能好。尺寸准确,刀片可以更换,比较适合水轮机叶片的加工。刀具形状的选择要根据加工的部位来确定。刀具的尺寸由被加工曲面的形状来决定。形状比较平缓、曲率小的曲面,可采用直径较大的刀具,以提高加工效率。形状起伏变化大、曲率较大的曲面。可采用直径较小的刀具,以避免刀具干涉和过切。总的原则是在不发生刀具干涉的前提下。尽量采用直径较大的刀具进行加工。对于加工余量分布很不均匀的叶片可考虑采用侧刃较高的刀具,以避免加工中,局部位置发生吃刀深度超过刃高的现象。
在被加工曲面时,可以采用较长刀杆的刀具来进行加工。刀片的形状则可以根据刀具的不同要求来选用不同形状的刀片。