【正文】 他對 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。該技術(shù)的開發(fā)成功，具有很好的社會和經(jīng)濟(jì)效益，不僅對三峽機(jī)組制造，而且對整個水輪機(jī)制造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，提高我國水電設(shè)備制造業(yè)的市場競爭力都有著重要的意義。 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 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)動數(shù)控加工涉及到計算機(jī)輔助產(chǎn)品三維造型技術(shù)，計算機(jī)模擬及仿真加工技術(shù) ，五軸聯(lián)動加工機(jī)床仿真及后置處理，針對葉片的合理加工工藝方案，裝夾定位技術(shù)與夾具設(shè)計與制造，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環(huán)節(jié)和多方面的技術(shù)。 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 截面線對齊，檢查葉片型線的準(zhǔn)確性。修磨葉片的頭、尾部時，采用翼型樣板予以控制。 數(shù)控打標(biāo)記主要包括在葉片型面上打出樣板截面測量基準(zhǔn)線，以及在另外一側(cè)加工找正基準(zhǔn)點。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，勢必降低加工效率，提高成本。粗銑時，可加大排刀間距及切深，加冷卻液，提高加工效率，同時可使葉片充分釋放應(yīng)力，防止精 加工后再變形，在國內(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，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。(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，空運行路徑是否需要修整等。Post ProcessTime:20210901 11:58:30 N0002 。機(jī)床仿真和前面已述的刀位計算及刀具干涉檢查須互相配合，經(jīng)過反復(fù)修改，才可計算出合理而又 “ 放心 ” 的刀位。 較為安全。如圖 2— 4 所示 圖 2— 4 nc 銑頭加工模擬 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 26 值得注意的是， 5FZG 龍門移動式數(shù)控機(jī)床 的 NC 銑頭的 C 軸 如圖 2— 5在機(jī)械上有 0176。 程序仿真 對于大型葉片加工，為了機(jī)床和工件的安全，進(jìn)行 工件加工 仿真以機(jī)床防銑頭碰撞 工件 和刀具干涉等是非常必須的。 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 24 圖 2— 2 程序后處理 后處理軟件必須針對特定機(jī)床開發(fā)，包括機(jī)床配置模塊（ CFG）和將刀位軌跡翻譯成特定機(jī)床代碼的模塊（ PPR）。這些刀軌文件不能直接驅(qū)動機(jī)床，因為每臺機(jī)床結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)對程序格式和指令都有不同要求，比如對同一行中不同 G 代碼的輸出順序有不同的要求。 左右的 LEAD_ANGLE 和 1～ 5176。 Unigraphics 軟件的曲面加工有多種靈活的刀軸控制算法，在大過流面可采用 TILT 方式， 不至于刀具帶刀造成過切。接下來各加工區(qū)域曲面特點，選擇不同的加工走刀控制方法計算出各區(qū)域刀位，結(jié)合后述的碰撞干涉檢查，檢查區(qū)域劃分是否合理。通過仿真加工反復(fù)修改完善尋求合理加工方案和具體加工方法。值得注意的是因葉片出水邊較薄，強(qiáng)度不好，所以在裝夾時御緊力不能太大，還要多加支撐以加強(qiáng)其強(qiáng)度，避免其變形和加工時的震動 如圖 1— 11。 三點找正法 由步驟 提供的三點定位銷數(shù)據(jù)與葉片三維模型坐標(biāo)系統(tǒng)一并轉(zhuǎn)換為加工坐標(biāo)系，將這 三點數(shù)據(jù)提供給加工機(jī)床供機(jī)床找支持定位座，如圖 1— 8 圖 1— 8 葉片支承座 加工背面時，三個定位點由步驟 提供，加工正面時，三個定位學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 19 點由編制加工程序時指定，并在加工時加工出定位小平面。而且作為學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 18 找正基準(zhǔn)的胎具造價極高。 （ 4） 采取減振措施 (如加真空吸盤 )盡量減少加工中的振動。 （ 2） 胎卡具的支承位 置必需保證葉片重心擺放穩(wěn)定，葉片曲面的各個被加工部位必須在機(jī)床的有效行程之內(nèi)。投入機(jī)床加工前是一個沒有基準(zhǔn)的毛坯，這就給裝卡找正帶來很大的困難。定位支撐點距葉片周邊為 300mm，定位支撐點間距 500mm。 圖 1— 5 ￠ 100R10 面銑刀 圖 1—6 ￠ 80 螺旋玉米立銑刀 切削參數(shù)的選擇 由于山峽葉片材料的特殊性，在切削參數(shù)選擇是要特別注意， 在加工正 、 背面時， 為了抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，提高表面質(zhì)量，用學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 16 硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工時，切削用量要比切削一般碳鋼類工件稍低些，特別是切削速度不宜過高，一般推薦切削速度 Vc=60~80m/min，切削深度為 ap=4~7mm，進(jìn) 給量 f=~。在選用刀具時，不僅要根據(jù)機(jī)床的功率，銑頭的轉(zhuǎn)速，葉片材質(zhì)及刀具和刀片的有關(guān)切削參數(shù)作計算，而且更進(jìn)一步要根據(jù)后述的仿真加工將其刀盤、刀片及刀桿和銑頭進(jìn)行仿真和干涉檢查計算，以進(jìn)行綜合考慮。為了避免碰撞及刀具干涉等，經(jīng)過后述的仿真加工多次修改并驗證，如圖 1— 4 所示 ： 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 14 圖 1— 4 葉片 加工部位劃分 葉片正背面各分為 兩 個區(qū)域進(jìn)行加工，其原則是在機(jī)床與工件 、 夾具不碰撞和干涉情況下，盡量加大 A 區(qū)域以提高加工效 率。=C=360176。 機(jī)床選擇 目前，國內(nèi)外通常用于水輪機(jī)葉片數(shù)控加工的機(jī)床多為龍門式三軸或五軸聯(lián)動數(shù)控銑床和立式三軸或五軸聯(lián)動數(shù)控鏜銑床兩種 如圖 1— 3。反饋各測點加工余量值，標(biāo)注于葉片表面。將葉片在鑄造分廠進(jìn)行粗磨，再進(jìn)行 UT 探傷，以免有缺陷，損害刀具及浪費工時 葉片數(shù)據(jù)比較完成后，葉片毛坯的余量也可以從模型中標(biāo)識出來，毛坯余量標(biāo)出后將數(shù) 據(jù)提供給生產(chǎn)車間，如果毛坯余量太大 ， 要進(jìn)行吹 、 電弧刨等處理去除余量；如果沒有余量或缺肉側(cè)要進(jìn)行補(bǔ)焊。這樣做的好處就是使建模的坐標(biāo)系和以后的加工坐標(biāo)系統(tǒng)一。 數(shù)據(jù)比較 數(shù)據(jù)比較是將一個實體群組與另一個相對應(yīng)的實體群組通過將幾何實體擬合起來以達(dá)到對齊的目的。這樣就需要將模型不同的側(cè)面對齊變成一個點云，這一過程就是對齊。這一過程通常在逆向工程軟件上實現(xiàn)。 數(shù)據(jù)計算 在測量中其實只是做了數(shù)據(jù)的采集工作，因為葉片毛坯是不規(guī)則的實體，所以采集的數(shù)據(jù)未經(jīng)處理前是雜亂的數(shù)據(jù) ，必須計算整理才能得到理想的數(shù)據(jù)。在加工完成后，也必須用 相應(yīng)的測量學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 9 裝置對葉片的加工結(jié)果進(jìn)行測量檢查，以便獲取加工的最終結(jié)果數(shù)據(jù)，確定其是否符合設(shè)計要求，并為下序轉(zhuǎn)輪的裝焊提供實際的數(shù)據(jù)依據(jù)。所以，在加工前對葉片型面進(jìn)行測量的目的主要有兩個 ： 一是將對葉片毛坯測量的數(shù)據(jù)送到計算機(jī)中，和葉 片的理論造型進(jìn)行比較、調(diào)整，把理論造型和毛坯型面調(diào)整到一個加工余量分布最合理的相對位置。由于毛坯余量分布很不均勻，采用多次粗銑和一次精銑。 葉片有多張曲 面需要加工，大過流面采用五軸聯(lián)動銑削加工，沿 FLOWLINE（ 過 流線） “RASTER （往返式） ” 走刀。 如圖 1— 1 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 7 圖 1— 1 X 型葉片 葉片進(jìn)水邊 長約 米，出水邊約 米，上冠 、 下環(huán)約 7 米，整個葉片背面約 36 平方米，毛坯重 2528 噸，成品重 18 噸。 大型 混 流式水輪機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)特點 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪是水輪發(fā)電機(jī)組的心臟，轉(zhuǎn)輪葉片 又是 轉(zhuǎn)輪 的重要組成部分， 葉片是非常復(fù)雜的雕塑曲面體零件 ，以山峽水輪機(jī)葉片為例，轉(zhuǎn)輪為鑄焊結(jié)構(gòu)， 葉片 采用 Cr 不低于 13%， Ni 不低于 4%和 MO 不低于 %的不銹鋼制作 。 第一章 葉片的數(shù)控加工工藝設(shè)計 ???? ?? ???????? 6 大型混流式葉片的結(jié)構(gòu)特點 ?????? ???? ?? 6 數(shù)控加工工藝方案 ?????? ?????????? 7 來料測量 ?????? ?????????????? 8 目的 ?????? ????????????? 8 方法 ?????? ????????????? 8