隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷普及和發(fā)展,各類數(shù)控機(jī)床不斷涌現(xiàn), 如數(shù)控電火花和數(shù)控線切割、數(shù)控板材切割機(jī)、數(shù)控加工中心、數(shù)控車床和鏗銑床, 等等, 使數(shù)控加工代替了許多機(jī)械加工。我公司在上世紀(jì)70 年代前后就開(kāi)始采用了數(shù)控電火花和線切割機(jī)床,85 年引進(jìn)了德國(guó)舒勒公司制造的六工位高速?zèng)_槽機(jī)( 最高12 0 次ml ni ), 和日本三菱公司制造的精密數(shù)控線切割機(jī)床, 對(duì)制模能力及電機(jī)沖片和鐵心質(zhì)量有了較大的提高。近年來(lái), 針對(duì)水電產(chǎn)品中關(guān)鍵零部件的加工質(zhì)量問(wèn)題, 公司又引進(jìn)了高精度數(shù)控加工中心和數(shù)控鑊銑床設(shè)備, 在實(shí)踐中不斷摸索總結(jié), 終于使產(chǎn)品中不少零部件實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工, 大幅度的提高了水電產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率, 降低了生產(chǎn)成本, 為企業(yè)在日益加劇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中起到了關(guān)鍵性作用。下面就水電產(chǎn)品中轉(zhuǎn)輪葉片的數(shù)控加工技術(shù)作簡(jiǎn)要介紹。

　　一、混流轉(zhuǎn)輪葉片簡(jiǎn)介

　　混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪由上冠、葉片、下環(huán)組成( 見(jiàn)圖1)。葉片是轉(zhuǎn)輪的核心關(guān)鍵零件, 是一個(gè)復(fù)雜的空間雕塑曲面體( 見(jiàn)圖么圖3 ), 葉片經(jīng)加工后的尺寸和形位精度, 即加工后的型面與標(biāo)準(zhǔn)型面的吻合度越好, 其精度越高。葉片的質(zhì)量決定了轉(zhuǎn)輪的質(zhì)量,轉(zhuǎn)輪的質(zhì)量又直接地反映了水輪機(jī)水力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)加工方法是, 用手工鏟刮打磨葉片型面并不斷用一特殊量具 比對(duì)型面樣板檢測(cè)其誤差, 由于在制造比對(duì)型面樣板時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差, 作為測(cè)量工具的樣板又要檢測(cè)葉片型面, 量具誤差與加工誤差的累積會(huì)使得葉片型面誤差更大, 且還要邊打磨邊測(cè)量,避免超出加工余量。手工打磨光滑度差, 同批葉片加工后一致性差。另外手工操作加工效率低, 工作環(huán)境受粉塵污染, 操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度大, 身體受一定影響, 不利于環(huán)保。

　　因此傳統(tǒng)方法難以制造出高質(zhì)量的轉(zhuǎn)輪。葉片采用數(shù)控加工的顯著變化是: 第一, 根本上改變了加工方法。數(shù)控加工最大程度的改善葉片表面質(zhì)量, 保證葉片形狀尺寸更接近理論值, 達(dá)到葉片最佳的水力性能, 而且每一片的形狀尺寸都是一致的, 保證了同一批次葉片的互換性同一性; 第二,提高了葉片的加工效率和組合焊裝工序的質(zhì)量和效率; 第三, 極大的降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度并提高安全性。

　　三、混流轉(zhuǎn)輪葉片毛坯測(cè)量在數(shù)控加工之前, 需要對(duì)葉片毛坯進(jìn)行三維測(cè)量( 見(jiàn)圖9 )。通過(guò)三維模型與毛坯比對(duì), 從而準(zhǔn)確的掌握葉片毛坯的余量分布情況, 經(jīng)過(guò)近幾年數(shù)控測(cè)量技術(shù)的發(fā)展, 大致有樣板測(cè)量法, 經(jīng)緯儀測(cè)量法, 機(jī)械式刻度測(cè)量機(jī)測(cè)量法, 機(jī)床測(cè)量法, 三座標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量法, 關(guān)節(jié)臂測(cè)量法, 激光跟蹤儀測(cè)量法, 照相系統(tǒng)測(cè)量法等確定毛坯加工余量。尤其三座標(biāo)測(cè)量機(jī)、關(guān)節(jié)臂、激光跟蹤儀等測(cè)量法是近年來(lái)最常用的方法, 通過(guò)計(jì)算機(jī)三維比對(duì)軟件和逆向技術(shù), 可以非常精確的確定毛坯的余量分布。

　　四、數(shù)控機(jī)床和刀具的選擇根據(jù)我公司現(xiàn)狀,對(duì)葉片的加工我們選擇三軸立式加工中心銼銑床進(jìn)行加工( 見(jiàn)圖10 ), 主要選擇的依據(jù)有三點(diǎn): 一是從葉片三維形狀看,其本身是具有雕塑形狀的復(fù)雜曲面, 必須選擇三軸或三軸以上聯(lián)動(dòng)機(jī)床才能滿足加工要求; 二是從加工用的刀具看, 經(jīng)常需要換刀加工, 而加工中心機(jī)床具有多個(gè)安裝刀具位置即刀庫(kù), 可事先將需要的刀具( 見(jiàn)圖1 1) 按順序安裝其上, 不用換刀再對(duì)刀, 實(shí)現(xiàn)一次裝夾就可完成全部加工; 三是根據(jù)工件的大小, 選擇工作臺(tái)面較大的立式加工中心就能滿足加工要求; 四是根據(jù)工件裝夾位置和刀具的切削方式可靠和方便選擇機(jī)床主軸形式( 臥式或立式)。

　　經(jīng)過(guò)多年不斷摸索試驗(yàn), 在刀具選擇上, 我們選擇國(guó)外廠家的刀具性價(jià)比都比較高, 一般仿型銑刀加工能達(dá)到很高的性價(jià)比和加工質(zhì)量。

　　五、數(shù)控程序編制、數(shù)控仿真及程序生成傳輸數(shù)控程序編制分為在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中手編和計(jì)算機(jī)機(jī)編后導(dǎo)人數(shù)控系統(tǒng)兩種方式。對(duì)于不規(guī)則復(fù)雜曲面加工程序, 必須采用計(jì)算機(jī)加工軟件編制, 常用軟件幾乎都為國(guó)外的一些編程軟件, 主要有U G 、p r o zE、。im a t r o n 、Pwo eMr IL 等, 國(guó)內(nèi)有c A x A( 見(jiàn)圖12、圖1 3)。

　　根據(jù)各種軟件的加工流程, 不同軟件有不同的加工方式, 通常加工曲面用3 D層銑作粗銑, 用隨型銑進(jìn)行精銑。用計(jì)算機(jī)編制流程如下:( )l 加工方式選擇。( 2 ) 模型毛坯導(dǎo)人斗( 3) 加工面選擇斗( 4 ) 機(jī)床參數(shù)設(shè)定。( 5 ) 刀具參數(shù)設(shè)定一( 6 ) 計(jì)算生成、( 7 ) 仿真模擬加工。( 8) 后處理文件編制。( 9 ) 后處理編譯機(jī)床數(shù)控程序。( 10 ) 傳輸人機(jī)床至葉片加工。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　轉(zhuǎn)輪葉片及其他零部件的數(shù)控加工是水電機(jī)械產(chǎn)品跨入現(xiàn)代化加工的重要標(biāo)志，是電力裝備企業(yè)的一個(gè)較大技術(shù)進(jìn)步，是電力裝備企業(yè)的一個(gè)較大技術(shù)進(jìn)步，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、信息工程技術(shù)的不斷發(fā)展，各式各樣的數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人智能生產(chǎn)將更大范圍的取代傳統(tǒng)落后的人工操作方式。