太浦河泵站叶片数控机床加工

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1、太浦河泵站叶片数控机床加工摘要：太浦河水泵是国内最大的斜轴伸式水泵，叶轮直径4.1m，叶片加工技术要求很高，采用数控机床加工方式，叶片表面型线和精度均超过招标文件的要求。关键词：叶片数控机床加工型线表面精度1水泵特点及叶片加工要求太浦河泵站的设计净扬程为1.39m，单泵流量50m3/s，装有6台斜150轴伸泵，叶轮直径4.1m，是国内最大的斜轴伸式水泵。由于该水泵的扬程特低、流量很大，要求水泵装置具有很高的水力效率和良好的汽蚀性能。叶片是水泵的最重要部件，它直接影响和决定水泵的能量指标、汽蚀性能、水压脉动和泵组的运行振动。通过国际招标，水泵由无锡水泵厂制造。该厂采用数控机床对叶片进行加

2、工，以保证原型水泵与模型水泵有很好的水力相似，叶片各方面的技术指标可以达到或超过招标文件规定的各项技术要求。2水泵叶片技术要求2.1叶片材料水泵叶片材料采用ZG0Cr13Ni4Mo。其化学成分见表1，物理指标见表2。表1ZG0Cr13Ni4Mo材料化学成分化学成分CSiMnSCrNiMo含量（%）≤0.06≤1.00≤1.00≤0.0305～14.03.50～4.500.40～1.00表2ZG0Cr13Ni4Mo材料物理指标物理指标σbσsδψHB数值760Mpa550MPa15%35%≥240该材料的特性是抗汽蚀性能好，可焊性好，硬度较高，耐磨损，在水轮机和水泵制造中较常使用。2.2

3、叶片加工技术要求太浦河水泵的设备招标文件编制时，兼顾了叶片常规加工和数控机床加工的两种要求。招标文件规定：叶片型线允许偏差不超过±0.15%D（D为叶轮直径m），叶片厚度的允许偏差为-3%T～+6%T（T为叶片厚度）。叶片正背面的波浪度应低于2/100，在进水口等容易产生汽蚀的部位叶片波浪度应小于1/100。叶轮叶片安放角最大偏差不大于±15/。叶片表面粗糙度不得大于6.3μm。3叶片加工方式轴流式水泵的叶片加工一般采用两种方式：一种是叶片表面手工打磨的常规加工方式，另一种是数控机床加工方式。3.1常规加工方式常规加工方式工艺较简单，费用低，轴流式水泵叶片基本采用常规加工。其主要工艺过

4、程如下：a：叶片固溶处理（不锈钢）b：叶片表面随形磨、打磨c：按叶片坐标，三坐标工具检测坐标、划中心孔位置线及零度位置线d：钻两端中心孔e：粗加工叶片柄部f：探伤检查g：精加工叶片柄部h：钻定位孔或铣键槽I：叶片称重分组和转子体装配j：加工叶片外球形k：校静平衡常规加工的叶片表面有两种处理方式。对小型水泵，叶片铸造时表面不留加工余量，叶片精度主要由木模和铸造精度来保证，变形量比较大，叶片表面极个别处（约1～2处）最大变形可达到5～6-12mm（根据叶片大小和叶型厚度）。对大型或重要的水泵，叶片铸造时表面留3～4mm加工余量，在探伤检查后，叶片表面多次采用坐标检测和打点，对其用砂轮进行手

5、工表面打磨，重新划叶片零度线，以达到设计要求。叶片表面的精度主要由操作工及测量手段保证，一般能达到1.5mm，有一定的误差。该方法采用坐标投影测量（游标精度0.02mm、实测经济精度≤0.5mm）。3.2数控机床加工叶片采用数控机床加工是一种最先进的加工方式，虽然它的加工费用较高，但对于大型水泵河特殊要求的水泵，可以保证原型叶片的型线、表面粗糙度和精度、各叶片重量具有很高的一致性。数控机床加工主要工艺过程如下：a：叶片固溶处理（不锈钢）b：叶片表面随形磨、打磨c：按叶片坐标，坐标投影检测坐标、划中心孔位置线及零度位置线d：钻两端中心孔e：粗加工叶片柄部f：叶片坐标检测、记录、重新划叶片

6、零度线g：探伤检查h：精加工叶片柄部I：钻定位孔或铣键槽j：叶片坐标检测、记录k：叶片表面数控加工l：叶片称重分组和转子体装配m：加工叶片外球形n：校静平衡与常规叶片加工方式相比，数控机床加工方式增加了叶片表面坐标检测和数控加工的工艺流程。数控机床有三轴、四轴、五轴几种形式。三轴数控机床仅有X、Y、Z三个坐标，铣刀位置不调整，宜加工一般要求的工件。四轴和五轴数控机床除有X、Y、Z三个坐标外，还有刀头旋转的坐标，可以调整加工误差，工件加工精度很高。数控机床在加工方法上又有2.5轴、三轴联动、四轴联动、五轴联动的不同加工。运转速度上又可分为传统的低速铣床和现代的高速铣床。数控机床配置有CA

7、D/CAM/CAE软件，可以按设计的曲面型线，仿型加工。数控加工采用不同的加工方式和加工工艺，其达到的精度、效果也不相同。3.3两种加工方式比较虽然传统的低速铣床也可加工叶片的曲面，但难以控制叶片的型线，尤其在叶片比较薄的地方，传统的低速铣床在切削力的作用下，产生振动和弹性退让，降低了加工精度。一般传统三轴铣床加工表面粗糙较差和存在着加工死角，通常在工艺上还要进行大量的表面打磨。数控机床将叶片型线输入控制箱内，可以随意控制和调整铣刀的加工，用直