一次性定位胎具三軸加工混流式葉片數(shù)控編程工藝流程

司 亮 陳良平

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

針對A型混流式轉(zhuǎn)輪葉片（單件3米*2米）采用一次性定位胎具三軸加工方式，制定其主要數(shù)控編程工藝流程如下。

1 前期準(zhǔn)備。前期準(zhǔn)備主要有葉片三維模型準(zhǔn)備，胎具的準(zhǔn)備，翻身定位銷的準(zhǔn)備和數(shù)控編程前期準(zhǔn)備階段。

1.1 葉片三維模型準(zhǔn)備。設(shè)計部門提供的葉片三維模型是開展一切工作的先決條件，葉片的鑄造、胎具的設(shè)計和數(shù)控編程的準(zhǔn)備都必須從設(shè)計人員提供出有效的葉片三維模型開始。

1.2 胎具的準(zhǔn)備。胎具的設(shè)計主要需要依據(jù)設(shè)計人員所提供的葉片三維模型的位置（設(shè)計人員所提供的位置已經(jīng)考慮到實際加工情況，并經(jīng)過一定的理論計算，基本上是比較適合加工的位置），根據(jù)位置定位出合適筋板位置，并在胎具上不妨礙加工的位置上留出零點位置。并且在設(shè)計背面胎具時必須考慮筋板上留出足夠區(qū)域用于加工翻身定位銷的位置。

1.3 翻身定位銷的準(zhǔn)備。胎具設(shè)計出來以后，根據(jù)胎具圖紙中所示的定位銷的大小，準(zhǔn)備和加工出翻身所需要的定位銷塊。定位銷塊的精度必須符合工藝要求。

1.4 數(shù)控編程的前期準(zhǔn)備。數(shù)控編程的前期準(zhǔn)備要首先根據(jù)A型葉片三維模型確定其加工時Z軸所需行程，以此確定加工所需要的機(jī)床，其次根據(jù)其形狀特點進(jìn)行試切運算以選用合適的刀具，再對于加工中可能出現(xiàn)的各種復(fù)雜區(qū)域先進(jìn)行預(yù)處理。

2 數(shù)控加工胎具。胎具的加工主要有正面胎具和背面胎具的加工。

2.1 正面胎具的加工編程。正面胎具上沒有定位銷孔的位置，又其與葉片的接觸面為葉片的背面是未加工的毛坯面，因此正面胎具的加工精度要求不高，在胎具的筋板上大致數(shù)控編程加工出葉片型線即可。

2.2 背面胎具的加工編程。背面胎具不僅是一種加工支撐，更是葉片翻身定位基準(zhǔn)，其加工精度直接影響到葉片型線的準(zhǔn)確性和精度。背面胎具的加工分為兩部分。

2.2.1 筋板型面的加工。背面胎具筋板型面必須嚴(yán)格按照葉片的正面型線來進(jìn)行數(shù)控加工，因為筋板的型線是控制葉片翻身角度的基準(zhǔn)，筋板的加工精度必須達(dá)到工藝要求，加工分為粗加工和精加工兩步，粗加工時可使用玉米銑刀或Φ80R8、Φ100R8仿形銑刀，精加工時根據(jù)A型葉片型面特點可選用Φ80R8、Φ100R8仿形銑刀或球頭銑刀。

2.2.2 胎具上定位銷孔的加工編程。背面胎具需要在相應(yīng)葉片的上冠、下環(huán)和進(jìn)出水邊位置的筋板上分別數(shù)控編程加工出定位銷孔，用于翻身后的定位。定位銷孔是根據(jù)筋板厚度來定義其半徑的半圓形，銷孔的加工也分為粗加工和精加工兩步，粗加工根據(jù)銷孔的大小可選用Φ50玉米銑刀進(jìn)行加工，精加工時必須使用已知準(zhǔn)確刀具直徑的整體硬質(zhì)合金銑刀，如Φ40或Φ30的整體銑刀，加工時需一刀成型，以保證銷孔型面的光潔度和準(zhǔn)確性。

2.3 胎具上找正段的加工。胎具（含正面胎具和背面胎具）在加工時，必須同時在胎具周邊兩側(cè)精銑分別出一段X向、Y項找正段，另外胎具上加工零點位置必須選在合理的位置，并且針對某一個胎具，必須保證其加工零點位置的唯一性和準(zhǔn)確性。

3 葉片正面加工的數(shù)控編程。葉片正面加工主要包括正面的找正和正面型面的數(shù)控加工兩個部分。

3.1 葉片正面的找正。一次性定位胎具加工葉片的方式特點是編程位置確定后，就不再變化，正背面各只有出一套程序。首先將劃檢毛坯提供的四個找正點，變換到數(shù)控編程位置（四個找正點之間的空間關(guān)系是不變的），根據(jù)唯一的正面編程零點（定位在胎具上），將四個找正點的坐標(biāo)值提出，提供給機(jī)床或劃線測量裝置用于找正（找正時必須根據(jù)加工出的X向，Y向找正段來確定X和Y的方向）。

3.2 正面型面的數(shù)控加工。對混流式葉片的正面進(jìn)行數(shù)控加工處理時主要分為裁邊加工、坡口和鈍邊加工、大面加工、定位銷孔加工和打樣板檢查點等。

3.2.1 裁邊加工。根據(jù)葉片擺放位置提取其最外邊界線，一般使用Φ80玉米銑刀進(jìn)行裁邊加工。注意數(shù)控編程時必須將定位銷的位置考慮進(jìn)去，給加工定位銷留出足夠的余量區(qū)域。

3.2.2 坡口和鈍邊加工。坡口加工時一般采用玉米銑刀或仿形銑刀，鈍邊多采用仿形銑刀進(jìn)行加工。由于葉片背面未加工，仍有余量，因此正面加工坡口時，可不考慮對定位銷孔的干涉處理。加工坡口最重要就是要注意坡口和鈍邊在當(dāng)前加工編程坐標(biāo)系的拔模位置，保證它們在180度翻身狀態(tài)下能全部加工，不存在加工盲區(qū)。

3.2.3 正面型面加工。正面型面加工采用層切加工方式編程，刀具多采用Φ80R8、Φ100R8或其他類型的仿形銑刀。對正面大面進(jìn)行編程處理時，要注意在葉片低處容易形成的環(huán)形或半環(huán)形凹型區(qū)域，對上述區(qū)域要單獨進(jìn)行數(shù)控加工處理，單獨編制程序進(jìn)行加工。

3.2.4 定位銷孔加工。在正面大面預(yù)留出的余量區(qū)域位置上加工定位銷孔，加工方式和刀具基本和加工背面胎具上的銷孔相同，一定要保證的是正面的定位銷孔相對于葉型的位置必須和背面胎具上的定位銷孔相對于葉型的位置完全一致。

3.2.5 打檢查點或刻檢查線。根據(jù)設(shè)計部門提供的檢查線在大面上打點或刻線，打點一般用Φ1.6左右的小鉆頭，刻線一般使用刻線刀。

4 葉片背面加工的數(shù)控編程。葉片背面加工主要有葉片翻身和背面加工兩部分。

4.1 葉片的翻身。葉片正面加工完后，將正面大面拋光處理，扣到背面胎具上，調(diào)整位置后，將定位銷把合到胎具和葉片的定位銷孔上。定位銷可以先鎖死其中一個，再調(diào)整葉片。然后再鎖死一個，再調(diào)整。最后將全部定位銷把死，查看定位銷與定位銷孔之間的間隙，因為背面胎具和葉片上的定位銷子是按統(tǒng)一尺寸精加工出的，所以保證三處間隙基本一致。然后在不損壞胎具型面的前提下裝焊葉片，最后按找正段裝卡到機(jī)床上。

4.2 葉片背面的數(shù)控加工。葉片背面的數(shù)控加工處理基本和正面的相同，也是主要有坡口和鈍邊加工、背面大面型面加工和打點或刻線加工。為保證葉片型線的精準(zhǔn)度，在找正完成后，使用測桿對葉片的出水邊進(jìn)行測量，葉片的出水邊一般是葉片局部變形最容易產(chǎn)生的地方，這樣可以了解葉片情況看是否符合后續(xù)加工。測量程序合格后就可以正常加工了。要注意的是葉片裝卡后，正面預(yù)留出的銷孔已經(jīng)失去其作用，要數(shù)控編制程序根據(jù)葉片型線將銷孔加工掉。

5 一次性定位胎具三軸加工混流式葉片易出現(xiàn)的問題。一次性定位胎具三軸加工混流式葉片容易出現(xiàn)的問題主要有以下幾點。

胎具單薄易變形，影響定位。胎具單薄在裝卡時易產(chǎn)生變型情況，使得零點位置的確定有偏差。

正面找正存在不準(zhǔn)的問題。劃檢毛坯的四個找正點來自測量單位，由于測量儀器和后期計算的影響，在編程零點下得到的四個找正點的數(shù)據(jù)可能和實際情況有出入。

加工時葉片上定位銷孔的加工。葉片上的定位銷孔主要決定于葉片自身的余量，若余量不足，很可能定位銷孔加工不出來。

在背面加工完成后，首件A型葉片已經(jīng)加工完成，在通過激光測量儀檢查合格后，說明葉片加工的數(shù)控程序是合格的，這樣就已經(jīng)基本上完成了一次性定位胎具三軸加工混流式葉片的數(shù)控加工程序的編制。