大型水轮机叶片五轴与三轴实际加工分析研究.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGINEER大型水轮机叶片五轴与三轴实际加工分析研究张新建(大连华锐重工铸钢有限公司，辽宁大连116035)摘要：对大型水轮机D-t-R在加工过程中的各个环节、生产效率及加工精度等方面进行分析研究找出五轴与三轴两种加工方式各自的优缺点，为水轮机叶片的批量化数控加工提供真实有效的参考。关键词：水轮机叶片；五轴加工方式；三轴加工方式中图分类号：TH164文献标志码：B文章编号：1002—2333(2017)01—0256—02Analysisonthe5-Axisand3-AxisMachiningofLargeTurb

2、ineBladesBasedonActualProcessingzHANGXinjian(DalianHuaruiHeavyIndustrySteelCastingCo．，Ltd．，Dalian116035，China)Abstract：Thispaperstudiesonproductionefficiency，machiningprecisionandeachlinkinNCmachiningofthelagerturbineblade．Theadvantagesanddisadvantagesof5-axismachiningand3-axis

3、machiningarecompared．Theanalysisresultsprovidearealandeffectivereferenceformassproductionofturbineblades．Keywords：turbineblades；5-axismachining；3-axismachining0引言数控加工水轮机叶片，能够有效地保证叶片型面的加工精度及光顺性，从而提高水轮机的稳定性、效率及空化性。由于水轮机叶片各型面为复杂曲面且精度要求高，大型企业一般都采用昂贵的五轴加工设备进行加工，使得中小企业无法涉足或者无法批量化加工生产

4、水轮机叶片，因近年来软件的飞速发展，使得叶片的曲面加工不再过多地依赖机床等硬件条件，皓面加工通过合理的工艺编程处理，通过三轴加工同样满足尺寸精度要求，大大降低了水轮机叶片批量加工的瓶颈。下面就通过实际加工过程中的各个环节全面分析两种加工方式的各自特点。1测量在叶片加工前需要对叶片毛坯进行整体划检，目前主流划检设备是激光跟踪仪，叶片毛坯的测量划检有两个主要步骤：一是将叶片的理论模型与划检结果通过软件GeomagicQualify进行对比分析，将余量分布调整到最佳状态。二是在测量叶片毛坯时，在叶片的型面上均匀分布标记3个点，当叶片在机床工作台装夹完毕后，

5、以这3个标记点进行校核同时反算加工零点。2胎具的设计1)五轴加工方式。由于不存在加工死角，为节省机床装夹时间，采用随型胎具，随意放置叶片姿态的方式，在上机床前将叶片毛坯与工装胎具装配组焊在一起后，整体吊至机床工作台，最后将其压紧在工作台。2)三轴加工方式。因不能像五轴一样随曲面的型线曲率进行刀轴的倾斜角度加工，故对工件加工位置的摆放要求严格，结合设备自身的加工能力、各轴的最大行程以及曲面的曲率状况，编程人员要在计算机上进行模拟，选择合理摆放位置，使得各轴向的落差尽量小，曲率尽量平缓过渡，进而根据叶片姿态确定胎具的支撑型面。正面焊接后，精加工筋板的上表

6、面(因与精加工后的正面进行接触)，正背胎具装夹示意见图1。3定位1)五轴加工方式。用数控机床铣头重新测量3个定位基准点的坐标值，将数据传给编程人员。编程人员根据此数值把激光跟踪仪测量3点数据连同数据模型调整至叶片实际在机床中的姿态(也就是所谓五轴加工采用的是软调整)，3点均差控制在2mm以内，定位完成。2)三轴加工方式。编程人员事先在计算机模拟确定叶片的最终加工姿态，给定3个定位点的相应位置数据，机床重新测量正面3个定位点，以一点为基准，调整其余点的z值，各点误差控制在1mm以内，焊接连接板固定叶好的经济价值，该方法要求操作者具有较高打磨技能，熟能生

7、巧。此方法还可以应用在内螺纹锥堵、直堵的取出，只是难度稍大，需要钻孔、扩孔再开槽，道理基本一样。作者简介：杜永进(1972一)，男；高级技师，从事铁路装备制造业钳工组装工作。(编辑浩然)收稿日期：2016—06—20256l2017年第1期网址：www．jxgcs．com电邮：hrbengineer@163．com机械工程师MECHANICALENGINEER片与胎具，调整胎具底板，使3点的x、y值相对综合误差控制在1mm以内，定位完成后压紧。4反向定位1)五轴加工方式。机床测量3个翻身点，以翻身前3个翻身点数据为基准，编程人员通过计算机拟合翻身前后

8、2组翻身点，均差控制在1mm以内，反向定位完成，编制加工程序。2)三轴加工方式。翻身前在叶片周边四处加工出西