大型轴流式和贯流式叶片数控加工技术.pdf

大型轴流式和贯流式叶片数控加工技术 胡章洪 (东方电机股份有限公司．四jf|德帑618∞O) 摘要：以万安水轮机蛆叶片为例．介绍了太型轴流式和贯流式转轮叶片的刹量、五轴如工程序的缟帝J和计算机仿真加工技术 取覆叶片舌寺加工工艺过程。 关键词：轴流式；贯流式；叶片；数控加工 中囤分类号：TK730．6；TP39l-73 文献标识码：B 文章编号：100l一9006(2006)Ol一0047一05 AbstI．act： Kev words 引 言 Study on NC Machining Teehnique of Large Blades of Kaplan and Tubular Turbines HU zh。ng—horLg (Donghng Electrical Machin。叮co．Ⅲ，Deya“g 618000，china) This paper desc曲es Lhe technolo百es of measuri“g nInnerblades，progmmmlng of 5一axis Nc machini“g and simulating machini“g techniques for large k8plan and tubular blades． Kaplan Turbine；Tubular Turbine；Blade；NC Machining 随着国内水电市场上轴流式和贯流式水轮机电 站的逐渐增加，开发轴流式和贯流式转轮叶片的数 控加工工艺技术迫在眉睫。东方电机公司在1997年 用5FZG天桥铣首次采用五轴联动数控加工了高坝 洲轴流式叶片，积累了一定的经验。在完成高坝洲 同流式叶片数控加工7年之后的今天，东方电机才 开始第2个轴流式转轮叶片的数控加工，即万安转 轮叶片的加工。经过7年的努力，东方电机在数控 加工技术和测量技术上已经有了长足的进步，通过 万安轴流式叶片的加工进一步积累了经验，使轴流 式和贯流式转轮叶片的数控加工技术进一步成熟， 并形成相应的加工技术规范。 1 叶片加工方案设计 万安叶片是轴流式叶片，转轮直径8．5m，叶 片外形尺寸3．3m×4．8m×1．5m，加工面积约为 25m2，成品叶片重量13．92t，其叶片型面曲率变化 很大(如图1所示)，这给叶片数控加工工艺及程序 的编制带来了一定的难度。为了满足生产和质量的 要求，最后确定该叶片在数控龙门铣床上用五轴数 控加工。结合以往“x”型混流式叶片的加工经验， 设计出了轴流式和贯流式水轮机叶片在数控龙门铣 床上加工的工艺流程(见图2)和主要工艺方案。 (1)用光电经纬仪测量系统对叶片毛坯进行测 收稿日埘：20。5一11一14 作者简介：胡章洪(1966)，男．高级工程师，数控主任工程师，1989年毕业于重庆大学，在东电从事数控加工工艺和编程以及三维测量工作。 懈· 第慧年荸三期 求矛审彝坪奢Don罢豇ng Electric Review VoJ．20 No．1 M盯．2006 图l 万安水轮机叶片 量，包括叶片正背面、出水边、法兰端面、法兰柱 面、法兰球面和假轴等。 (2)采用东电公司自行开发的叶片余量自动优化 软件，对叶片毛坯余量进行自动适配优化计算，并 根据叶片余量分布情况按工艺要求进行补焊或吹蚀 处理，同时在叶片法兰处和外缘边假轴处反划出轴 心线以及加工位置的水平线。 (3)在车床上按照划出的法兰中心线把法兰端 面、法兰柱面和叶片瓣体肩部球面精车到尺寸。 (4)在数控龙门铣上用V型铁支撑法兰，再用 撑杆支撑叶片，根据法兰中心和假轴中心找平叶 片，再根据法兰上划出的水平线确定叶片的旋转自 由度，确定叶片的加工位置。 (5)定位装夹好以后，加工叶片背面大面、进水 边、出水边、法兰球面、法兰过度R面、外圆、定 位面、镗转轮安装吊具孔以及钻样板定位基准孔。 (6)叶片翻面，采用加工叶片背面同样的方法找 正。加工叶片正面大面、法兰球面、法兰过度R 面、外圆、镗转轮豢装吊具孔以及钻样板定位基准 孔。 (7)手工修磨叶片头部、法兰球面、法兰过度R 面、抛光大面和进出水边。 (8)划叶片法兰把合孔加工线。 (9)镗叶片法兰把合孔。 (10)转轮叶片车外圆。 2 叶片三维造型 对于大型轴流式和贯流式转轮，设计给出的叶 片一般只有正面和背面曲面，法兰球面、法兰过度 毛坏测蛙 叶片 毛坏洲 (包括正背面、 叶片 午昧}打加 毛上fi 毛坏 髓后处理 出水边、法兰 法’!端 J：叶J}法、! 预处 测壁 (去除多 端面、法兰柱 而和法 端衙、柱衙 理 数据 卜 余余量、 ■ 面、法兰球面 兰卡11面、 及叶J}瓣fli 处理 局部补焊 假轴端 腑圈；球蛳和假轴面等) 计算 等) 而划线 十 数控加1_=叶 翻面加r 转 片背lfj『人面、 修縻叶 划叶 镗叶