大型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的加工工藝探究

王曉航

摘要：轉(zhuǎn)輪葉片在大型水輪機中占據(jù)重要位置，也是其不可缺少的組成內(nèi)容。轉(zhuǎn)輪葉片與水輪機穩(wěn)定高效性之間存在著較為密切的聯(lián)系，可以說是對其造成較為直接的影響。這需要我們必須針對轉(zhuǎn)輪葉片的加工工藝進(jìn)行不斷提升，進(jìn)而將更為良好的服務(wù)提供給大型水輪機組，這是經(jīng)濟效益得以進(jìn)一步提升的有效條件。我們必須針對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行不斷創(chuàng)新與改革，因此，現(xiàn)階段所面對的主要問題就是如何實現(xiàn)對轉(zhuǎn)輪葉片制作材料以及制造品質(zhì)的不斷優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：大型水輪機；轉(zhuǎn)輪葉片；加工工藝

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的大力推動之下，工業(yè)制造水平也在原有基礎(chǔ)上取得較大幅度的提升。在機械零件中實現(xiàn)對數(shù)控技術(shù)的大面積使用是一種必然的趨勢。在提升大型水輪機整體穩(wěn)定性以及工作效率過程當(dāng)中，我們可從轉(zhuǎn)輪葉片整體平整度以及加工精度著手，這對轉(zhuǎn)輪葉片制作工藝提出較高的要求與挑戰(zhàn)。因此，針對大型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片加工工藝優(yōu)化所開展的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。這為相關(guān)工藝的進(jìn)一步發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

一、大型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片加工工藝的基本思路

相較其他設(shè)備來講龍門銑床對于轉(zhuǎn)輪葉片的加工工藝更加精密完善，大型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的加工多采用數(shù)控設(shè)備中的龍門銑床。大型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片加工過程如下所示：起初將鑄件原材料運送加工車間，借助胎具固定葉片，利用龍門銑床根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行前期粗加工，并為探傷過程留有一定剩余材料，利用激光跟蹤儀器檢測其型線是否與設(shè)計圖相符，確認(rèn)相符后則開始精銑，同樣的方式對鑄件的另一側(cè)進(jìn)行相同操作。為保證元件制作質(zhì)量，前期應(yīng)做好葉片測量和到位計算等流程。

二、大型水輪機轉(zhuǎn)錄葉片的加工技術(shù)重點

1.葉片的測量

首先，葉片測量工作會受到多種客觀因素的影響，轉(zhuǎn)輪葉片加工過程就在其中。為在真正意義上實現(xiàn)對制作加工準(zhǔn)確性的保障，我們必須進(jìn)行充分的葉片測量工作，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，這也是優(yōu)化葉片加工精度過程當(dāng)中所必須滿足的條件。葉片測量是水輪機轉(zhuǎn)輪葉片在精銑過程當(dāng)中必須進(jìn)行的一項內(nèi)容，對其測量結(jié)果也提出較高要求，三維雕塑曲面是水輪機轉(zhuǎn)輪葉片表面所呈現(xiàn)出的主要狀態(tài)，在形狀上也較為復(fù)雜。在測量取面精度過程當(dāng)中，我們可借助直接或者間接測量的方式進(jìn)行。在整個加工工藝過程當(dāng)中都需要利用葉片進(jìn)行全方面的測量工作。最開始的是需要測量葉片最為原始的加工材料，進(jìn)而利用最少的原材料損耗實現(xiàn)對于量的確認(rèn)，其中還會涉及到鑄件固定位置等。

其次，在提升制作整體效率以及精確性方面，我們可從多個角度著手，現(xiàn)階段使用最為普遍的就是合理化龍門銑床的編程。在加工過程當(dāng)中，針對葉片尺寸所開展的測量工作，從本質(zhì)上來說就是進(jìn)一步確定鑄件的整體位置，然后結(jié)合實際對其進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，進(jìn)而防止有葉片精度偏差或者加工失敗等問題。對整體加工質(zhì)量造成影響。最后一次測量工作是進(jìn)一步明確轉(zhuǎn)輪葉片是否可實現(xiàn)對相關(guān)質(zhì)量與要求的滿足，尤其還要將其與圖紙之間進(jìn)行嚴(yán)格核對。

2.在胎具上正確固定

葉片使用龍門銑床加工葉片的重要過程之一是裝卡找正，將葉片毛坯正確固定在胎具上，轉(zhuǎn)輪葉片的形狀不規(guī)則很難確認(rèn)中心點，為了能夠正確的在胎具上固定葉片毛坯，一定要遵守裝卡原則的基本要求：

（1）轉(zhuǎn)輪葉片本身自重過大，為防止在裝卡過程中出現(xiàn)葉片移動情況，胎具一定要具有較高的強度。

（2）轉(zhuǎn)輪葉片形狀不規(guī)則，中心點較難確定，在固定的過程中對于胎具的支撐點穩(wěn)定性要求較高，保證其能承受葉片重心。

（3）龍門銑床不能跟隨鑄件位置變化移動，工作范圍具有一定局限性，所以在裝卡過程中要保持葉片加工部位都在龍門銑床的工作范圍內(nèi)。

（4）在制作過程中葉片產(chǎn)生的變形等問題多數(shù)是由于支撐點不夠穩(wěn)固，為了避免這種情況胎具的支撐點必須提前做好固定。

（5）為了提升葉片加工精準(zhǔn)性，一定要采取減震措施，以減輕對葉片精度造成的影響。

（6）因為找正過程活動比較頻繁，胎具的裝卡部位應(yīng)靈活便于操作，利用胎具自身找正的方式用時較長，現(xiàn)今多數(shù)采用效果較好的計算機自動三點找正。

三、合理的選用加工刀具

首先，通過對一系列的加工工作進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn)，刀具會對龍門銑床以及葉片加工精度造成較為嚴(yán)重的影響，這可充分說明刀具的重要性與必要性。因此，在實際加工之前必須實現(xiàn)對刀具的合理選擇，這也是制作葉片加工工藝中最為重要與關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段使用最為普遍的就是合金卡刀，這種刀具質(zhì)地較硬，在耐磨性、抗沖擊性以及精度準(zhǔn)確性方面占據(jù)一定的優(yōu)勢，尤其是與其他道具進(jìn)行比較后可以發(fā)現(xiàn)，在加工轉(zhuǎn)輪葉片的過程當(dāng)中更適合使用。在選擇刀具時，需要考慮多方面的客觀因素，加工部位葉面的曲面形狀等都在其中，進(jìn)而實現(xiàn)對刀具尺寸的進(jìn)一步確定直徑。刀桿長度以及刃高都是在確定刀具尺寸時所涉及到的主要內(nèi)容，選擇過程當(dāng)中必須充分融合實際。

其次，直徑較小的刀具主要是在葉片形狀變化以及曲率變化整體較大的情況下進(jìn)行使用。在操作時可實現(xiàn)對精確性以及切割作用的進(jìn)一步提升，大直徑刀具使用范圍大概在形狀穩(wěn)定以及曲率較小情況下，進(jìn)而將更為高效的作用提供給切割作業(yè)。水輪機轉(zhuǎn)輪葉片在加工過程當(dāng)中必須實現(xiàn)對相關(guān)原則的遵守，尤其是要注意保障道具不會對其他內(nèi)容與工作效率造成影響。在加工過程當(dāng)中，會不可避免地遇到刀具形狀過多或者加工余量分布不均勻的狀態(tài)。在此過程中，我們可對側(cè)刃較高的刀具進(jìn)行使用，這是從根本上避免吃刀過深問題出現(xiàn)的主要途徑。

四、刀位的計算

過去的葉片加工多數(shù)都由手工制作完成，加工精度很難精確，數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用刀位的計算和操作水平也有明顯上升，數(shù)控技術(shù)可以確定刀的走向和控制刀軸，電腦計算操作精度，刀為軌跡數(shù)據(jù)相對于之前的人工采取有了更大進(jìn)步，進(jìn)行刀位軌跡計算和刀具干涉檢查后得出的結(jié)果更加精準(zhǔn)到位。

五、葉片變形的控制

轉(zhuǎn)輪葉片整體厚度不夠均勻，在面對強度較大的加工過程時較薄部位容易產(chǎn)生變形，面對這一問題應(yīng)當(dāng)在葉片加工時采用高速銑削降低切割溫度，控制變形，加工過程中可采用輔助器械增強葉片剛性，利用非金屬溶液的灌輸增強葉片受力程度都是改善這一情況有利方法，控制葉片變形有助于提升工作效率，提高葉片質(zhì)量。在大型水輪機的轉(zhuǎn)輪葉片加工生產(chǎn)過程中，加強對其加工精度的控制是非常重要的。一般合格的葉片被加工出來需要經(jīng)過毛坯、粗加工和精銑三道基本工序，當(dāng)然在此過程中還要尤其注意做好葉片的測量工作，確定最佳的裝卡位置，選擇合適的刀具，進(jìn)行有效的刀位計算，以保證葉片的加工效果。

結(jié)語：

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，葉片加工精度對整體加工過程都提出相當(dāng)高的要求。嚴(yán)格把關(guān)鑄件材料以及加工測量工作都是從根本上實現(xiàn)對加工質(zhì)量進(jìn)行提升的有效途徑。我們需要在全面熟悉與掌握傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪葉片加工工藝的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行不斷改革與創(chuàng)新，加工葉片時注意嚴(yán)格遵循相關(guān)要求與標(biāo)準(zhǔn)，按照一定的流程進(jìn)行。從多個方面著手，實現(xiàn)對最佳葉片制作效果的獲取。

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