PDF《大型轴流式水轮机叶片 五轴联动数控加工技术》

数控加工工艺方案 根据 加工叶片的结构特点、采用的 *+, 龙门移动式数控机床的结构以及叶片 毛坯的具体状况,经仔细研究,分析对比, 决定以叶片旋转轴线和法兰端面作为定位基 准.叶片有多张曲面需要加工,大过流面采 用五轴联动铣 削加工,沿*-./-012(流线)

345623 走刀.为了解决加工过程中 机床碰撞问题,对于叶片正背面大面分区 域,采用不同直径的刀具、不同的刀轴控制 方式来加工.区域的划分原则是在不碰撞的 条件下尽量采用大直径的曲面面铣刀加工. 由于机床的

17 铣头法兰直径为 !)#!'

%, 区域的划分必须借助于后述的仿真加工多次 模拟来决定.毛坯余量分布很不均匀,采用 多次粗铣和一次精铣.整个加工方案必须采 用仿真加工技术在计算机上仿真验证,在修 改完善的基础上来制定,否则在加工中可能 会出现很多预想不到的问题. ! # 装夹定位与夹具 以叶片旋转轴心线为基准,在叶片轮缘 上焊工艺轴,粗车法兰端面,然后在工艺轴 和法兰端面打两顶尖孔.相应的夹具采用两 顶尖座,一为固定顶尖座,置于法兰端;

另 一为轴向可调顶尖座,置于轮缘上的工艺轴 端.在法兰端面标记有叶片加工位置(相对 设计位置

8 )(9,由后述仿真加工确定) .利 用夹具和标记,借助机床的功能,找正到加 工位置,确定工件零点,并在加工面的反面 上焊拉耳,采用通用的千斤顶和拉杆拉压夹 紧.该套夹具简单易行,可通用于轴流式叶 片加工. ! $ 加工部位与加工区域的划分 轴流式叶片加工部位有叶片正背面型 面、进出水边、内外裙边过渡面、轮缘等. 为了避免碰撞及刀具干涉等,经过后述的仿 真加工多次修改并验证,如图 ! 所示,叶片 正背面各分为 '

个区域进行加工.其原则 是,在机床与工件和夹具不碰撞和干涉情况 下,尽量加大 4:)、4;

) 区域以提高加工效 率.4:) 和4;

) 采用!!(( 曲面面铣刀五轴联 动加工,4:! 和4;

! 采用!)! 曲面面铣刀五 轴联动加工,4:'

和4;

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采用!)(( 球头刀 <

( ) 第!期赖喜德等 大型轴流式水轮机叶片五轴联动数控加工技术 ! # 轴联动加工.进出水边采用!$%% 螺旋 玉米立铣刀五轴联动侧铣. 图&

加工区域示意图 ! ! 加工刀具(图!) 加工叶片的刀具比一般机械加工选用刀 具要考虑更多的因素.首先,采用的铣刀刀 盘几何形状要适应曲面加工,要具有良好的 切削性能和排屑、断屑性能,既适应于凸曲 面,也适用于凹曲面.这对于刀具干涉是很 重要的因素.在选用刀具时,不仅要根据机 床的功率、铣头的转速、叶片材质及刀具和 刀片的有关切屑参数作计算,更要根据后述 的仿真加工将其刀盘、刀片及刀杆和铣头进 行仿真和干涉检查计算,以进行综合考虑. 如果刀具干涉,必须修改刀具方案及加工方 法等,也就是最后确定的刀具必须在仿真和 干涉检查验证没有问题后才能得知.在机床 功率、铣头转速范围和机床刚性足够的条件 下,仿真加工采用不同直径刀具进行计算, 尽量采用大直径刀具以提高加工效率.对于 高坝洲叶片,经过计算和仿真加工验证, '

($ 和'

)$ 区域采用具有 *%+主偏角的 , 面刃 的重型切削!&

%% 曲面铣刀,'

(! 和'

)! 采用 特制的长切削刃!$%% 球头刀,'

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和'