【正文】 鏜銑床兩種 如圖 1— 3。 針對山峽葉片體積大，加工要求高，加工難度大等特點(diǎn)，我 廠 選用了 5FZG 龍門移動式數(shù)控 天橋銑，該機(jī)學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 13 床 為 NC 頭雙搖擺結(jié)構(gòu)， B 軸 、 C 軸轉(zhuǎn)動范圍為 105176。=C=360176。主軸轉(zhuǎn)速 0— 2021 轉(zhuǎn)，是葉片的理想加工機(jī)床，不過加工成本較高。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。 加工刀具 選擇 加工葉片的刀具比一般機(jī)械加工選用刀具要考慮更多的因素。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。在機(jī)床功率、銑頭轉(zhuǎn)速范圍和機(jī)床剛性足夠的條件下，在仿真加工采用不同直徑刀具進(jìn)行計算，盡量采用直徑 大小適中 刀具以提高加工效率 的同時保護(hù)機(jī)床（在不 干涉 的情況下，刀具直徑太大所產(chǎn)生的切削扭矩就大，對機(jī)床會有很大的傷害；刀具太小切削效率 又 不高） 。 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=~。巖灘葉片采用雙截面板平行支撐，截面板與葉片接觸的型線采用數(shù)控加工。定位支撐點(diǎn)距葉片周邊為 300mm，定位支撐點(diǎn)間距 500mm。實(shí)際加工中葉片振動僅為 ，滿足了加工要求。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。所以，解決好葉片的裝卡找正問題是保證葉片的加工位置和編程位置相吻合， 也是保證 加工過程中工件穩(wěn)定、不變形、振動小的一項極其重要的技術(shù)工作。 （ 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)。把合牢靠，并且在把合時不易引起葉片的變形。 （ 4） 采取減振措施 (如加真空吸盤 )盡量減少加工中的振動。 葉片找正 葉片找正 的原理及方法到目前為止世界上所有加工水輪機(jī)葉片的廠家均采用胎具找正的方法，即把葉片放到胎具的固定位置，胎具放到機(jī)床的固定位。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。我公司也曾經(jīng)用這種方法進(jìn)行裝夾找正，結(jié)果造成正、背面錯位，從而使加工半途而廢。 三點(diǎn)找正法 由步驟 提供的三點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)由編制加工程序時指定，并在加工時加工出定位小平面。 用三點(diǎn)找正法不 僅 解決了 用 胎具加工的因胎具變形而引起的重復(fù)定位差問題，而且也解決了 葉片 、 胎具的一對一問題，即用定位座加工可以一對多，一副定位座可以適用與大小差不多的所 有葉片，這樣大大提高了工裝的性價比 如圖 1— 10。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。大型葉片五軸聯(lián)動數(shù)控加工的自動編程要同時考慮的問題較多，比一般的自動編程要復(fù)雜得多，必須通過計算機(jī)仿真驗證。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。葉片的加工編程如圖 (6)所示 。接下來各加工區(qū)域曲面特點(diǎn)，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。經(jīng)過分析后，決定選擇沿葉片造型的參數(shù)線作為 FLOWLINE 銑削加工的方向，此方向葉片型面的曲率變化較小，有利于切削工藝性能改善。 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。 尋找到較為合理的區(qū)域劃分后，進(jìn)一步調(diào)整加工方法中的刀軸控制方式 參數(shù)，進(jìn)出刀控制等主要有可能導(dǎo)致碰撞的因素再進(jìn)行刀位計算和后述的仿真檢查，修調(diào)各參數(shù)。 左右的 LEAD_ANGLE 和 1～ 5176。在不碰撞的條件下，對刀具（刀盤和切削刃）及刀桿進(jìn)行干涉檢查 如圖 2— 1。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。這一處理過程就是“后處理”。 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）。 利 用 UG/Post Builder 模塊，用其定義的命令語言開發(fā)出專用于5FZG 龍門移動式數(shù)控 天橋銑 的后處理器，再協(xié)同針對 5FZG 龍門移動式數(shù)控 天橋 銑 編寫的機(jī)床配置文件（ Machine Tool Configuration File），將前述已得合理的中間刀位（ ITP）進(jìn)行轉(zhuǎn)換生成可控制機(jī)床的加工代碼。 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。 如仿真中發(fā)現(xiàn)碰撞和干涉，必須修改加工方案和加工方法。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。 限制，在機(jī)床的配置文件中設(shè)置 0176。 較為安全。 時，用 UG/Post Builder的 Retract/ReEngage 功能使之抬刀至一安全平面，反轉(zhuǎn)并后退一步再進(jìn)刀，以免損壞刀具和劃傷已加工表面。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。 加工程序節(jié)選（按比例縮放后）： %_N_ B_B_FH_100R10 _MPF 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 27 。Post ProcessTime:20210901 11:58:30 N0002 。TOOL Name: D100R10 Diameter: Lower Radius: N0004 G40 G17 G90 G54 G64 N0005 G00 S0 M03 N0006 N0007 N0008 G01 F1500. M08 N0009 G03 N0010 N0011 N0012 G01 N0013 G01 N0014 N0015 G01 N0016 G02 N0017 N0018 N0019 G01 N0020 G01 N0021 N0022 G01 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 28 N0023 G03 N0024 N0025 N0026 N0027 G01 N0028 G01 N0029 N0030 G01 N0031 G02 N0032 N0033 N0034 N0035 G01 N0036 G01 N0037 N0038 G01 N0039 G03 N0040 N0041 N0042 G01 N0043 N0044 G03 N0045 G01 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 大型水輪機(jī)葉片數(shù)控加工 29 N0046 G01 N