【導(dǎo)讀】直接影響機(jī)組運(yùn)行的水力性能和可靠性。因此，必須高度重視并認(rèn)真做好葉片的數(shù)控加工工。藝設(shè)計(jì)及程序編制工作，以確保其加工質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度。由于水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片是非常復(fù)雜的。片型面的加工精度及光順性是有效、可靠的加工方法。題進(jìn)行如下闡述。．刀位計(jì)算和刀具干涉檢查計(jì)算及切削仿真????大型水輪機(jī)葉片的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)技術(shù)是當(dāng)今世界

　　

【正文】 02 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 33 N2962 G01 N2963 G02 N2964 G01 N2965 G01 N2966 N2967 G01 N2968 G03 N2969 G01 N2970 G03 N2971 G01 N2972 G01 N2973 N2974 G01 N2975 G02 N2976 G01 N2977 G02 N2978 G01 N2979 G01 N2980 N2981 G01 N2982 G03 N2983 G01 N2984 G03 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 34 N2985 G01 N2986 G01 N2987 N2988 G01 N2989 G02 N2990 G01 N2991 G02 N2992 G01 N2993 N2994 M05 N2995 M09 N2996 M30 N2997 。(TOTAL Machine Time: MIN) N2998 。(Created by Chen DaoQuan Tel:08382411449) 葉片加工 葉片裝夾好，加工程序調(diào)試好后，如果是初次加工，須留一定的余量進(jìn)行試加工，主要看實(shí)際加工過程中有無干涉，有無過切，有無漏切，走刀方式是否合理，進(jìn)退刀是否合理，空運(yùn)行路徑是否需要修整等。如果有上述的情況須重新調(diào)整優(yōu)化加工程序再進(jìn)行試加工， 循環(huán)這一操作過程 ，直到把加工程序調(diào)整優(yōu)化到滿足設(shè)計(jì)要求方可進(jìn)行正式加工。 葉片加工分為型面、坡口、頭尾部加工及數(shù)控打標(biāo)記等四部分。 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 35 型面加工用盤銑刀，分粗、精銑序。粗銑時(shí)，可加大排刀間距及切深，加冷卻液，提高加工效率，同時(shí)可使葉片充分釋放應(yīng)力，防止精 加工后再變形，在國(guó)內(nèi)某大型機(jī)組上，曾發(fā)生葉片經(jīng)粗銑后，工件變形達(dá) 4mm 左右；精銑時(shí)，加密排刀，減少切深，雖效率降低，但表面波浪度及粗糙度減小，改善過流面質(zhì)量。 坡口加工，在數(shù)控銑頭轉(zhuǎn)角允許的情況下，盤銑刀加工可加大走刀量，一次加工到位。經(jīng)數(shù)控加工的坡口，給轉(zhuǎn)輪的最終裝配帶來方便，大大提高了裝配精度，使坡口焊量均勻。 頭尾部加工的關(guān)鍵是其形狀的保證。曲面的形成是由加工的直線段組成而無限接近，加工中，如果無限細(xì)化直線段，勢(shì)必降低加工效率，提高成本。采用棒銑刀或球頭刀按其包絡(luò)線加工，加工成多邊形，最終按樣板修 磨。 銑削方式對(duì)切削效果有很大影響，一般多采用順銑方式，順銑切層由厚到薄，刀齒從待加工表面順利切人，刀具磨損小，并能獲得良好的表面粗糙度。另外，在銑削中加入充分的冷卻液，不但對(duì)刀具有潤(rùn)滑作用，還對(duì)因不銹鋼加工導(dǎo)熱性差而產(chǎn)生的黏結(jié)現(xiàn)象和減輕摩擦有改善。 數(shù)控打標(biāo)記主要包括在葉片型面上打出樣板截面測(cè)量基準(zhǔn)線，以及在另外一側(cè)加工找正基準(zhǔn)點(diǎn)。 如圖 2— 6 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 36 圖 2— 6 葉片在機(jī)床上加工 后續(xù)處理 葉片加工完后，由于葉片上還銑有工藝定位面，須在葉片卸下機(jī)床后進(jìn)行補(bǔ)焊定位面并手工打磨到與葉片型線一致。 葉片的修磨、拋光 數(shù)控加工后，修磨去除數(shù)控加工過程中形成的刀花和接刀痕 (即波峰、波谷 )，修磨葉片的波峰，可以在每一 “ 刀 ” 上修 1/3 的面積，將葉片修光整，滿足葉片的波浪度要求。 所用工具可選擇大功率、轉(zhuǎn)數(shù)可達(dá) 8,000r/min 的優(yōu)質(zhì)砂輪機(jī)，以及專用碗型 砂輪片，葉片表面粗糙度全部達(dá)到 。修磨葉片的頭、尾部時(shí)，采用翼型樣板予以控制。 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 37 葉片型線的檢查 葉片翼型的檢查分為中間過程的局部自檢和最終的全面測(cè)量。在加工過程中，編程人員給出固定截面的出水力厚度，機(jī)床操作者可隨時(shí)進(jìn)行自檢，有效防止誤走刀。葉片全數(shù)控加工后，可用檢測(cè)毛坯余量的 3 種手段測(cè)量葉片正、背面型線，將測(cè)量值與理論值進(jìn)行比較 (測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)通常在波谷 )。 葉片進(jìn)、出水邊的檢查 將葉片全部鏟磨合格后，葉片的出水邊在機(jī)床上用卡尺直接測(cè)量出水邊的厚度，進(jìn)水邊用樣板按已有的正、背面 截面線對(duì)齊，檢查葉片型線的準(zhǔn)確性。 缺陷、變形處理 鑄件缺陷是難以避免的，必須在加工前將缺陷清理干凈，少許的缺陷可在葉片最終加工后點(diǎn)焊處理；大量缺陷的處理要在早期未加工時(shí)進(jìn)行，嚴(yán)格按補(bǔ)焊工藝執(zhí)行，焊前局部預(yù)熱，補(bǔ)焊后退火消除焊接應(yīng)力。 鑄造毛坯葉片雖經(jīng)退火處理，其內(nèi)部仍存在一些殘余應(yīng)力，在加工過程中，由于葉片鑄造表層被破壞，以及切削震動(dòng)、切削熱等因素的影響，破壞了原有的應(yīng)力平衡，使應(yīng)力重新釋放，導(dǎo)致工件變形，在大型葉片上表現(xiàn)尤為突出，尤其在下環(huán)與出水邊交接處，翼型偏薄，極易產(chǎn)生變形，是導(dǎo)致出水邊余量出現(xiàn) 負(fù)值的直接原因。如何控制工件變形，通過實(shí)踐與理論分析，得出幾點(diǎn)體會(huì)：首先，葉片必須得到好的熱處理，將鑄造產(chǎn)生的殘余應(yīng)力減到最?。黄浯?，劃?rùn)z時(shí)，整體葉片的加工余量盡可能分布均勻，當(dāng)余量出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，要進(jìn)行補(bǔ)焊、學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 38 退火處理，消除焊接應(yīng)力；最后，加工時(shí)，在易變形區(qū)留少許余量，用以補(bǔ)償變形量。 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 39 第三章 、 結(jié)束語 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)電設(shè)備制造業(yè)中的最先進(jìn)高技術(shù)之一，大型水輪機(jī)葉片五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工涉及到計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品三維造型技術(shù)，計(jì)算機(jī)模擬及仿真加工技術(shù) ，五軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床仿真及后置處理，針對(duì)葉片的合理加工工藝方案，裝夾定位技術(shù)與夾具設(shè)計(jì)與制造，加工方案配以合理的刀具和切削參數(shù)，以及毛坯制造等多個(gè)環(huán)節(jié)和多方面的技術(shù)?？梢哉f，每個(gè)環(huán)節(jié)和涉及到的技術(shù)都是新技術(shù)問題。我公司有關(guān)技術(shù)人員經(jīng)過不懈的艱苦努力，作了大量的基礎(chǔ)開發(fā)工作，首次并成功地將開發(fā)的大型水輪機(jī)葉片五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)用于 山峽 電站水輪機(jī)葉片加工，為國(guó)內(nèi)制造廠首次整個(gè)電站和整機(jī)葉片全套采用數(shù)控加工。從加工后的葉片測(cè)量數(shù)據(jù)分析，加工精度已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，從加工過程來看，加工效率已接近國(guó)際先進(jìn)水平，為國(guó)內(nèi) 技術(shù)領(lǐng)先水平。該技術(shù)的開發(fā)成功，具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，不僅對(duì)三峽機(jī)組制造，而且對(duì)整個(gè)水輪機(jī)制造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，提高我國(guó)水電設(shè)備制造業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力都有著重要的意義。 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 40 致謝 值此本科學(xué)位論文完成之際，首先要感謝我的導(dǎo)師 和 老師。 和 老師 從一開始的論文方向的選定，到最后的整篇文論的完成，都非常耐心的對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問題，細(xì)心的給我指出錯(cuò)誤，修改論文。他對(duì) 水輪機(jī)葉片的數(shù)控加工工藝的 深刻見解，使我受益匪淺。 和老師 誨人不倦的工作作風(fēng)，一絲不茍的工作 態(tài)度，嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)風(fēng)格給我留下深刻的影響，值得我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)。在此，謹(jǐn)向?qū)?和 老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！ 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 41 參考文獻(xiàn) 、 劉佩軍編譯 ， — 北京：清華大學(xué)出版社 ,2021 ISBN 7302073589 18 基礎(chǔ)教程 張廣禮 、 張鵬編著， — 北京：清華大學(xué)出版社 ,2021 ISBN 7302059969 吳誠(chéng) 主 編， — 安徽教育出版社 ,1993 ISBN 7533611632 后處理技術(shù) 安杰編著， — 北京：清華大學(xué)出版社 ,2021 ISBN 7894994131X 5.《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 國(guó)防工業(yè)出版社 揚(yáng)黎明 黃凱 等編 1986年 12 月第一版 6.《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 朱龍根 編 2021 年 3月第一版 7.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 高等教育出版社 龔 溎 義主編 2 版 8.《新編機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)》 高等教育出版社 陳鐵鳴 第一版