大型导叶式混流泵叶片

大型导叶式混流泵叶片

 

导叶式混流泵转子体叶片是水泵的心脏，其制造技巧和制造质量间接影响到水泵运行的水力性能和牢靠性，而其中大型水泵转子体叶片（如图1所示）的数控加工工艺是症结 目前，国外也仅有法国阿尔斯通、德国沃依滋、日本日立等多数几家公司此项的制造工艺对比成熟，但加工装备低廉；海内对此钻研较少。本文为初次就大型导叶式混流水泵叶片的数控加工进行较为体系的论述，并对其加工工艺进行钻研和翻新实际。

 

第一、叶片数控加工工艺设计

　　数控加工工艺流程图

　　大型曲面零件数控加工编程触及多方面的技巧，症结技巧包含：①毛坯三维型面测量；② 曲面的三维几何外型；③依据零件上各曲面的形态，合理地进行刀位轨迹计划和盘算；④ 切削仿真与刀具干预测验；⑤机床静止仿真与碰撞干预测验；⑥机床静止的后置变换等。本零件的数控加工工艺流程如图2所示。

 

　　加工工艺剖析

　　为了避免加工历程中机床碰撞，关于叶片的正反面分区域、采取不同方法进行加工。区域的划分准则是在不碰撞的条件下尽量采取大直径的曲面铣刀加工。

　　因为叶片有多张曲面须要加工，对大过流面宜采取五轴联动铣削加工，沿流体进出口方向弧形走刀；同时，叶片毛坯是铸件，存在铸造变形，加工余量较大且不平均，为了进步加工效力，采取了三轴和五轴混杂加工工艺计划，粗加工采取三轴加工，精加工采取五轴加工。

五轴数控龙门铣床的重要技巧参数

　　因为叶片曲面的庞杂性和UG软件编程方法的通用性，实际加工状态并不能完整遵照咱们的工艺想象来实现，区域的最后划分必需借助于仿真加工屡次模仿来抉择。全部加工计划必需采取仿真加工技巧在盘算机上仿真验证，在屡次修正完美的基本下去肯定，否则在加工中能够会涌现很多意想不到的负面问题。

　　1、加工装备抉择

　　选用济南二机床消费的五轴数控龙门铣床（型号规格XKV2420×40），重要规格参数见表1。

　　2、毛坯质量掌握

　　本例叶片为铸件，资料为马氏体不锈钢。首先将叶片进行随形粗磨，去除夹砂，再进行UT，MT探伤，检讨缺点状态。因为叶片存在铸造质量缺点及余量不均景象，必需通过三坐标测量仪对叶片实行检测，掌握叶片正、反面及周边的加工余量，增加数控加工量。

 

　　3、叶片定位

　　一端以叶片旋转轴心线、轴柄端面为基准，用角铁和定位套定位，另一端以叶片轮缘上工艺轴中央孔为基准，采取顶尖座顶牢。在法兰端面标志有叶片零度地位，应用夹具和标志，借助机床的测量功用，测量顺序中指定的找正点，主动找正到加工地位，肯定工件零点。

　　4、加工刀具的抉择

　　加工导叶式混流泵叶片，经过盘算和仿真加工验证，采取山特维克中型四周刀片Φ63曲面铣刀，前角－7°，刀柄用整体式短刀柄，保障切削不锈钢时切削力小，抗震性好。

第二、叶片型面的加工

　　2。1 叶片型面三轴粗加工

　　UG软件供给了丰硕的三轴加工方法。叶片型面个别采取等高、面铣削等方法加工，仅等高加工UG软件就供给了9种方法，触及到走刀方法及刀路中步进和进退刀方法的变更就更多了；面铣削加工方法也因驱动方法和投影方法的不同可组合出很多种加工方法。详细采取何种加工方法，须要通过少量的加工仿真来最终肯定。切削仿真能够运用UG软件自带的仿真功用或用VERICUT仿真软件，顺序款式能够是APT或G代码。本例三轴粗铣采取能够切除少量余量的等高加工，简直没有空行程，综合加工效力高。工艺计划详见表2和图4～图7

 

　　在对该叶片进行三轴粗加工时，要注重叶片轮毂球面和叶片型面相交处的圆角。因z轴一直垂直向下，叶片假如遵照任务零度地位摆放（如图9所示），较低处的圆角因在中央地位以下，会招致刀柄和叶片轴柄干预而加工不到该处圆角（左边圆角）。关于详细的零件，转动的角度个别通过仿真加工最终肯定。在本例中，叶片从设计零度地位转动到－30°

第三、叶片型面五轴精加工

　叶片经三轴加工后不转变装夹，改换五轴附件头，实现五轴精加工。

叶片编程和加工仿真

　　UG软件进行五轴编程个别要指定加工零件、刀路的驱动方法、刀具的切削类型、刀轴掌握方法、切削方向、投影矢量等。

　　在五轴联动数控加工曲面的历程中，刀轴矢量是由定义在刀位轨迹上的部分坐标系（Frenet坐标架）的λL（前导角）和 （侧倾角）两个角度来肯定的。当λL=ωL=0时，为刀具轴垂直于外表的端铣方法；当ωL=90°时，为刀具轴平行于加工外表的侧铣方法。刀轴掌握方法是影响五轴联动加工后果的一个重要因素。因为目前的CAM 体系中个别在五轴联动端铣加工方法中供给了人工输出固定倾角的方法，刀具地位是依据投影方向来肯定的，刀具沿投影方向降落直至刀具和曲面相切。

　　本例中叶片型面对比平整，抉择运用 3曲面铣刀，编程时指定叶片为加工零件，运用曲面驱动方法。UG的曲面驱动方法十分灵巧，能够指定恣意大小的切削区域（只要指定驱动曲面的参数规模），也能够运用多张曲面来驱动（可运用零件面做驱动面，也可另外构建驱动面）。在采取曲面驱动方法时，刀路的走刀方向是沿着驱动面的U，V线方向进行走刀的。因为叶片任务时，流体是从出口边向出口边方向活动的，叶片曲面的外型应依据径向截面线构建，同时，在叶片加工时，叶片的安置地位也发作了变更，此时叶片型面的 ， 线和流体活动方向已不同。因而，以叶片型面为基本，用球面截取叶片型面获取驱动面构建线，从新构造驱动面。指定资料和切削方向，走刀方向为单向走刀，投影方向采取指向驱动面，刀轴方向掌握运用相关于驱动方法，指定刀具前导角5。，掌握刀轴变更角度，指定平安面，进退刀垂直于平安面和进须要注重的是：①在运用平刀或牛鼻刀加工时，刀轴的方向掌握个别运用相关于驱动方法，前导角个别在5°左右，否则加工时会发作刀具后部过切；②在刀轴方向掌握运用相关于驱动方法时，驱动面最好运用单个曲面，并且驱动曲面和零件曲面质量要好，否则生成的刀路会发作过切或撞刀，或许刀路看上去很好，但刀轴能够发作渐变形成过切或撞刀，这在加工面有多张曲面形成时更轻易发作；③五轴加工较之于三轴或四轴加工对外型和编程有更高的请求和更多的技巧，尤为须要仿真来加以验证。五轴和三轴的仿真请求是不同的，五轴的必需采取G代码仿真，并且要运用UG或VERICUT构造实在的机床，设定数控掌握体系和静止关系，模仿实在的数控加工。图12为叶片五轴精加工仿真后果图。

 

　　须要用户对通用后解决进行修正，或用VB，VC等高等言语制造专用的后解决顺序。UG的POSTBUILD模块在制造三轴后解决方面还是对比成熟的，适用性对比强；在制造五轴后解决方面因为斟酌通用性和准确性对比多，通用后解决顺序和机床的匹配性要差一点，在有些机床上加工会有问题。这是因为五轴静止的算法对比庞杂，三轴在空间上肯定刀具地位只要X，Y，Z就行，在数学上是惟一解；而五轴要同时肯定X，Y，Z，B，C，在数学上是多重解，个别有两三个解，甚至更多。同时五轴要做到延续静止，须要对这些解进行挑选，并斟酌机床的构造和静止情势、加工方法和走刀方法，对刀轴的延续静止进行掌握，不同的机床就有与之匹配的最佳算法和掌握方法。本例中有运用POSTBUILD后解决顺序解决的名为ZM_5Z_PB。MPF的加工顺序文件和用VB制造的专用后解决顺序解决的名为ZM－5Z－VB。