基于CADCAM的水轮机活动导叶数控加工.pdf

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1、基于CAD/CAM的水轮机活动导叶数控加工waterturbineguidevaneNCmachiningbasedonCAD/CAM韩丽娜，王兆峰HANLi-na,WANGZhao-feng（国网四川省电力公司映秀湾水力发电总厂，都江堰611830）摘要：介绍了水轮机活动导叶的数控加工方法，基于CAD/CAM从三维建模、编制程序、仿真和验证程序等方面进行了研究，最终从理论和实践上进行了精确的验证，保证了水轮机导叶的加工质量和精度。关键词：水轮机活动导叶；CAD/CAM；数控加工中图分类号：TH162文献标识码：B文章编号：1009-0134(2017)04-0038-020引言

2、水轮机活动导叶是水轮发电机组导水机构中最重要的铸锻件之一，由于其曲面复杂、加工精度要求高，在数控加工时若采用手工数控编程设计工作量大、加工周期长，且不容易发现程序漏洞。本文基于CAD/CAM技术（计算机辅助设计和计算机辅助制造技术）来设计渔子溪电站水轮机活动导叶的数控铣削程序，可有效保证导叶的尺寸加工要求。1三维造型图1导叶零件草图活动导叶的正背面都是直纹曲面，正背面的端面则是由球面片体构成。本文按图纸要求的尺寸，用三维坐通过扫掠和样式圆角等三维特征创建导叶的过渡曲面，标点来描述来模型，造型方式是将三维坐点用局部逼近将过渡面和直纹曲面进行布尔运算，最终形成导叶的三的方法生成导叶截

3、面的样条曲线，再通过拉伸扫掠曲线维实体模型。的方法生成曲面。1.1零件草图活动导叶的截面线是样条曲线，首先根据活动导叶图纸要求的形状和尺寸，绘制活动导叶的零件草图，如图1所示。样条曲线的构造质量直接决定了活动导叶的曲面质量，所以在绘制草图时要保证样条曲面的位置连续，切线连续和曲率连续。1.2曲面造型通过拉伸方式形成活动导叶正背面的直纹曲面，再图2导叶三维实体模型收稿日期：2016-10-31作者简介：韩丽娜（1985-），女，黑龙江双鸭山人，硕士研究生，研究方向为机械设计及理论。【38】 第39卷 第4期 2017-042数控编程及仿真度，加工效率也会大大提高。根据建立的活动导叶

4、三维实体模型，在计算机中制定工艺路线。在加工活动导叶型面时，选择合理的加工走刀方向，直接关系到加工效率的高低。从活动导叶型面特点来看，沿参数线加工是加工效率较高的走刀方式。根据不同加工区域的曲面特点，选择合理的加工走刀控制方法来计算出各区域的加工刀位，最终生成加工时的刀具运动轨迹，再编辑出适应数控铣床的后处理文件，做出相应的数控程序。本文根据导叶的工艺路线和工序内容，最终生成粗图5石蜡上验证程序铣、半精铣、精铣三个工序的刀具轨迹和仿真路线，这些刀具轨迹可根据计算机上对参数的修订来优化，任意4实际加工修改一个参数都可以马上生成新的数控加工程序，可实在四轴XK2420B数控定梁龙门式

5、铣床的固定工作台现制造的柔性化。上，吊装导叶装夹在C轴上并找正，测量工件零点并置于G54零偏寄存器，用样板检查程序检查并标记余量，若总体上有余量，装夹拉紧，然后按要求进行检查，达到加工要求方可进加工。再将验证后准确无误的数控程序即NC代码，传输至四轴XK2420B数控定梁龙门式铣床上。经过对刀、设定零点偏置等操作后，就可以实现导叶的自动加工。加工时按照工艺确定的加工工艺方案进行有序加工，如图6所示。正面加工完后，将C轴翻转180°，再进行背面的加工。图3数控编程经过碰撞干涉检查后，再检查数控加工区域划分是否合理。为了机床和工件的安全，进行计算机加工仿真以防止铣头碰撞和刀具干涉，如

6、图4所示。图6实际加工导叶5结论本技术作为水轮机导叶数控加工的通用技术，为导叶加工提供了标准工艺和精准的数控程序，能够批量加图4计算机仿真工出高精度的导叶，效率高，安全可靠，将其广泛应用于各种水轮机导叶的制造，不仅能有效地保证导叶型面3验证程序的质量，而且还能大大缩短导叶生产周期，减少传统工每套导叶的数量较多，为保证后续自动加工批量艺中的大量工装，在技术和经济上都有着明显的效益。导叶时安全可靠，本文选择采用石蜡材料进行试验，石参考文献：蜡硬度相对较软，对刀具几乎没有磨损，并具有可回收性和反复使用性，可以降低成本，并确保人身和设备安[1]李树伟.三峡水轮机模型活动导叶数控加工特点[

7、J].大电机技术,2004(3):52-56.全。还可以在石蜡材料上采用不同的走刀方向和切削用[2]徐雷.特型导叶的造型和数控加工技术[J].制造业信息量反复试验，对比不同参数对导叶加工质量的影响，最化,2013(6):147-148.终寻找出最优的刀具轨迹，不但可以提升导叶的加工精[3]陈先锋.SIEMENS数控技术应用工程师[M].2011.第39卷 第4期 2017-04 【39】