葉片數(shù)控加工

1、水輪機葉片數(shù)控加工溪洛渡水電站是金沙江水電站基地下游四個巨型水電站中最大的一個，電站 總裝機1386萬千瓦，多年平均發(fā)電量571.2億千瓦時，是中國第二、世界第三 大水電站。溪洛渡水輪機葉片采用不銹鋼整體鑄造，全部數(shù)控加工。我公司通過技術(shù)上 的調(diào)研分析、工藝上的充分準(zhǔn)備，順利完成了溪洛渡水輪機葉片的數(shù)控加工?，F(xiàn) 對葉片的數(shù)控加工工藝過程及質(zhì)量控制要點進行總結(jié)，為以后葉片的數(shù)控加工積 累經(jīng)驗。葉片加工工藝（1）葉片的加工工藝過程溪洛渡葉片的加工工藝充分考慮了大型葉片 的加工特點，主要工藝過程如圖1所示。圖1工藝過程（2）加工前工藝準(zhǔn)備毛坯質(zhì)量的控制：葉片為不銹鋼鑄造結(jié)構(gòu)，材料 為0Cr13Ni4

2、Mo，為了保證葉片數(shù)控加工，將葉片正、背加工余量控制在50mm之 間。將葉片在鑄造分廠進行粗磨，以免有鑄造缺陷，損害刀具及浪費臺時。在葉 片的正面標(biāo)有加工找正用的四個定位基準(zhǔn)點并附其坐標(biāo)值。胎具準(zhǔn)備：由于葉片為不規(guī)則形狀，不能直接在機床上裝夾并加工，為 便于葉片的加工，提高數(shù)控機床的加工效率，提制了葉片數(shù)控加工用的正、背面 胎具。鑒于水輪機葉片的形狀特點，葉片胎卡具的設(shè)計必須遵循下幾條原 則：（1）由于葉片的重量大，所以胎卡具必需有足夠的強度。（2）胎卡具的支承 位置必需保證葉片重心擺放穩(wěn)定，葉片曲面的各個被加工部位必須在機床的有效 行程之內(nèi)。（3）必須有足夠的支承點以確保加工時葉片不發(fā)生大的

3、變形。把合位 置牢靠。并且在把合時不易引起葉片的變形。把合位置要避免在加工時和刀具及 銑頭發(fā)生干涉。（4）采取減振措施盡量減少加工中的振動。（5）裝卡靈活方便。（3）葉片的找正：將胎具吊到機床平臺上，將胎具與平臺壓牢固；將 葉片吊到胎具上。用數(shù)控機床銑頭重新測量四個定位基準(zhǔn)點的相對坐標(biāo)值，調(diào)整 葉片位置保證四個基準(zhǔn)點的相對坐標(biāo)值誤差在2mm以內(nèi)，即視為葉片找正，并在 胎具上設(shè)定一個機床的基準(zhǔn)，即零點坐標(biāo)。葉片的加工操作者根據(jù)編程人員編出的數(shù)控程序加工工件。將工 件型線加工好后，。并在葉片的正面分別打出測量四個找正用的基準(zhǔn)點。將四個 基準(zhǔn)點作明顯的標(biāo)記，并打上樣沖眼，記錄好坐標(biāo)值。在加工時，先加

4、工葉片的 表面型線(正面或背面)，根據(jù)葉片的加工余量排刀，并考慮機床的效率，保證 每刀之間的“刀峰”小于2mm，粗銑排刀寬度為100120mm，精銑排刀寬度為 5060mm，這樣鏟磨量較小，機床效率高。型面加工合格后，將葉片需要檢查 的截面線由數(shù)控機床用直徑5mm中心鉆鉆出。工藝技術(shù)分析溪洛渡葉片在加工過程中，遇到了許多工藝技術(shù)問題，我們對此一一地進行 了解決，這些問題的順利解決保證了葉片的加工質(zhì)量和生產(chǎn)周期。葉片的毛坯余量及硬度控制為保證葉片數(shù)控加工的質(zhì)量和提高效率， 將葉片正、背面加工余量嚴(yán)格控制在50mm之間。在滿足機組性能的前提下葉片 應(yīng)盡可能的降低硬度。操作管理 在加工溪洛渡2#葉片

5、時出現(xiàn)了質(zhì)量問題將下環(huán)坡口 邊加工缺肉40mm。操作者在找正過程中，給定程序使用中80刀盤加工，現(xiàn)要檢 查邊界余量需刀補40mm，操作者直接將工件坐標(biāo)系進行了偏置，沒有在其它坐 標(biāo)系偏置；在加工時忘記工件坐標(biāo)系已改動，直接安裝刀盤加工。直接原因：操 作者沒有按操作規(guī)程加工。改進：規(guī)范操作者操作，要求嚴(yán)格按工藝要求執(zhí)行。 規(guī)范交接班制度。值班主任進行生產(chǎn)過程跟蹤。試驗優(yōu)選銑刀片 解決不銹鋼難加工的問題，刀具性能的關(guān)鍵是刀片 的性能，國產(chǎn)刀片與國外有相當(dāng)大的差距。國外通過改變材料成分、采用超細品 粒、開發(fā)刀片涂層技術(shù)、研制刀片槽型等，使硬質(zhì)合金刀片的硬度與韌性得到相 當(dāng)大的改善，刀具耐用度可達國產(chǎn)

6、刀具的十幾倍。經(jīng)對國內(nèi)株洲、哈一工、哈量、 陜西等硬質(zhì)合金制造廠家的YG813、M2、P25、SC30等牌號刀片，以及對國外 如瑞典山特維克4030和235、德國藍幟WTA51和WTL71、美國肯納K68、日 立CY250和HC844、韓國特固克等刀片進行大量的試驗，優(yōu)選了高耐用度、高 效率、性價比高的刀片，滿足了葉片正常銑削的要求。 刀具磨損分析研究不銹鋼材料加工變形和觀察切屑形狀，有助于 分析刀具磨損及切削力的變化情況。不銹鋼材料切削產(chǎn)生不同的切屑，可分為帶 狀、節(jié)狀、粒狀和崩碎狀切屑。形成帶狀切屑時，切削力平穩(wěn)、加工表面粗糙度 好。產(chǎn)生節(jié)狀和粒狀切屑，表明切削力有波動，可通過增大前角(或

7、切削速度)， 減小塑性變形，使其順暢排出。產(chǎn)生崩碎切屑是不經(jīng)塑性變形即突然崩裂，此時 作用在刀具上的應(yīng)力和熱量都集中在刃口上，刀具易損壞。對于不銹鋼葉片的加 工，切屑與前刀面的粘結(jié)是刀具主要的磨損形式。切削開始前刀面就受到激烈摩 擦，隨著切削過程的不斷進行，刀具表面的精化層被磨掉，由于硬質(zhì)合金粘結(jié)相 Co的活化能很低，與不銹鋼中的Fe、Ni同屬于鐵系元素，它們之間有很強的 親合力，又加上不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)低，高溫強度高，易產(chǎn)生較大的切削力和切削溫 度，因此刀具表面與被加工材料之間產(chǎn)生粘焊狀態(tài)?，F(xiàn)葉片大都是鑄造成型后再 進行數(shù)控加工，鑄造質(zhì)量對刀具影響很大，“鋼包砂”狀況直接引起刀片的崩碎。在不銹鋼銑削中，同時還受到斷續(xù)切削的振動沖擊、熱應(yīng)力、熱沖擊以及擴散磨 損的作用，使產(chǎn)生剝落和崩刃等破損現(xiàn)象。溪洛渡電站水輪機混流式葉片