隨著數控加工技術的不斷普及和發展,各類數控機床不斷涌現, 如數控電火花和數控線切割、數控板材切割機、數控加工中心、數控車床和鏗銑床, 等等, 使數控加工代替了許多機械加工。我公司在上世紀70 年代前后就開始采用了數控電火花和線切割機床,85 年引進了德國舒勒公司制造的六工位高速沖槽機( 最高12 0 次ml ni ), 和日本三菱公司制造的精密數控線切割機床, 對制模能力及電機沖片和鐵心質量有了較大的提高。近年來, 針對水電產品中關鍵零部件的加工質量問題, 公司又引進了高精度數控加工中心和數控鑊銑床設備, 在實踐中不斷摸索總結, 終于使產品中不少零部件實現了數控加工, 大幅度的提高了水電產品的質量和生產效率, 降低了生產成本, 為企業在日益加劇的市場競爭中起到了關鍵性作用。下面就水電產品中轉輪葉片的數控加工技術作簡要介紹。

　　一、混流轉輪葉片簡介

　　混流式水輪機轉輪由上冠、葉片、下環組成( 見圖1)。葉片是轉輪的核心關鍵零件, 是一個復雜的空間雕塑曲面體( 見圖么圖3 ), 葉片經加工后的尺寸和形位精度, 即加工后的型面與標準型面的吻合度越好, 其精度越高。葉片的質量決定了轉輪的質量,轉輪的質量又直接地反映了水輪機水力能轉化為機械能的效率和穩定性。傳統加工方法是, 用手工鏟刮打磨葉片型面并不斷用一特殊量具 比對型面樣板檢測其誤差, 由于在制造比對型面樣板時會產生誤差, 作為測量工具的樣板又要檢測葉片型面, 量具誤差與加工誤差的累積會使得葉片型面誤差更大, 且還要邊打磨邊測量,避免超出加工余量。手工打磨光滑度差, 同批葉片加工后一致性差。另外手工操作加工效率低, 工作環境受粉塵污染, 操作工人勞動強度大, 身體受一定影響, 不利于環保。

　　因此傳統方法難以制造出高質量的轉輪。葉片采用數控加工的顯著變化是: 第一, 根本上改變了加工方法。數控加工最大程度的改善葉片表面質量, 保證葉片形狀尺寸更接近理論值, 達到葉片最佳的水力性能, 而且每一片的形狀尺寸都是一致的, 保證了同一批次葉片的互換性同一性; 第二,提高了葉片的加工效率和組合焊裝工序的質量和效率; 第三, 極大的降低工人的勞動強度并提高安全性。

　　三、混流轉輪葉片毛坯測量在數控加工之前, 需要對葉片毛坯進行三維測量( 見圖9 )。通過三維模型與毛坯比對, 從而準確的掌握葉片毛坯的余量分布情況, 經過近幾年數控測量技術的發展, 大致有樣板測量法, 經緯儀測量法, 機械式刻度測量機測量法, 機床測量法, 三座標測量機測量法, 關節臂測量法, 激光跟蹤儀測量法, 照相系統測量法等確定毛坯加工余量。尤其三座標測量機、關節臂、激光跟蹤儀等測量法是近年來最常用的方法, 通過計算機三維比對軟件和逆向技術, 可以非常精確的確定毛坯的余量分布。

　　四、數控機床和刀具的選擇根據我公司現狀,對葉片的加工我們選擇三軸立式加工中心銼銑床進行加工( 見圖10 ), 主要選擇的依據有三點: 一是從葉片三維形狀看,其本身是具有雕塑形狀的復雜曲面, 必須選擇三軸或三軸以上聯動機床才能滿足加工要求; 二是從加工用的刀具看, 經常需要換刀加工, 而加工中心機床具有多個安裝刀具位置即刀庫, 可事先將需要的刀具( 見圖1 1) 按順序安裝其上, 不用換刀再對刀, 實現一次裝夾就可完成全部加工; 三是根據工件的大小, 選擇工作臺面較大的立式加工中心就能滿足加工要求; 四是根據工件裝夾位置和刀具的切削方式可靠和方便選擇機床主軸形式( 臥式或立式)。

　　經過多年不斷摸索試驗, 在刀具選擇上, 我們選擇國外廠家的刀具性價比都比較高, 一般仿型銑刀加工能達到很高的性價比和加工質量。

　　五、數控程序編制、數控仿真及程序生成傳輸數控程序編制分為在機床數控系統中手編和計算機機編后導人數控系統兩種方式。對于不規則復雜曲面加工程序, 必須采用計算機加工軟件編制, 常用軟件幾乎都為國外的一些編程軟件, 主要有U G 、p r o zE、。im a t r o n 、Pwo eMr IL 等, 國內有c A x A( 見圖12、圖1 3)。

　　根據各種軟件的加工流程, 不同軟件有不同的加工方式, 通常加工曲面用3 D層銑作粗銑, 用隨型銑進行精銑。用計算機編制流程如下:( )l 加工方式選擇。( 2 ) 模型毛坯導人斗( 3) 加工面選擇斗( 4 ) 機床參數設定。( 5 ) 刀具參數設定一( 6 ) 計算生成、( 7 ) 仿真模擬加工。( 8) 后處理文件編制。( 9 ) 后處理編譯機床數控程序。( 10 ) 傳輸人機床至葉片加工。

　　結束語

　　轉輪葉片及其他零部件的數控加工是水電機械產品跨入現代化加工的重要標志，是電力裝備企業的一個較大技術進步，是電力裝備企業的一個較大技術進步，隨著計算機技術、數控加工技術、信息工程技術的不斷發展，各式各樣的數控機床、機器人智能生產將更大范圍的取代傳統落后的人工操作方式。