馮慧奇　霍金平

摘 要：文章簡要論述了某沖擊式轉(zhuǎn)輪采用整鑄結(jié)構(gòu)和數(shù)控加工轉(zhuǎn)輪的工藝總結(jié)。對加工使用的刀具應用、轉(zhuǎn)輪加工工藝、轉(zhuǎn)輪平衡進行分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：沖擊式轉(zhuǎn)輪；水斗；FARO數(shù)控轉(zhuǎn)胎；數(shù)控編程；刀具；靜平衡

1 前言

該轉(zhuǎn)輪采用整鑄不銹鋼結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為ZG0Cr13Ni5Mo，毛坯4224Kg，凈重3974 Kg，轉(zhuǎn)輪直徑為1700mm，最大外徑2194.4mm。

2 轉(zhuǎn)輪加工工藝

沖擊式轉(zhuǎn)輪整體數(shù)控制造是工藝研究的重點，整體制造可很好的解決轉(zhuǎn)輪運行中的失效斷裂問題、提高加工效率、減低加工成本、提高水輪機的效率。轉(zhuǎn)輪加工工藝流程圖如下圖。

2.1 轉(zhuǎn)輪劃檢

轉(zhuǎn)輪是我廠采用模具整鑄的水斗式轉(zhuǎn)輪，數(shù)控加工前的劃檢難度較大，劃線是保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵點之一。轉(zhuǎn)輪劃檢除采用傳統(tǒng)人工劃線外，還需要精密儀器FARO測量數(shù)據(jù)與計算機相結(jié)合模擬轉(zhuǎn)輪和水斗的尺寸和型線，確定轉(zhuǎn)輪的加工基準和加工余量。轉(zhuǎn)輪劃線時出現(xiàn)水斗加工量不一致、水斗型線局部不夠加工、鑄造有缺陷等現(xiàn)象。

2.2 數(shù)控編程研究

2.2.1 數(shù)控加工的計算機仿真加工。

轉(zhuǎn)輪加工中難點為粗、精銑水斗正背面型線。由于轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)緊湊、幾何形狀復雜，加工前需對轉(zhuǎn)輪三維建模，利用UG軟件的自動編程功能，合理的選擇刀具、切削參數(shù)、進退刀方式等，設計合理的數(shù)控加工程序。UG軟件應用在整體數(shù)控加工沖擊式轉(zhuǎn)輪具有極大的創(chuàng)新意識，開創(chuàng)了沖擊式轉(zhuǎn)輪整體數(shù)控加工的新局面。

2.2.2 刀具的選擇。從刀具的類型上，選擇硬質(zhì)合金機卡刀較為合理。這種刀具耐磨、抗沖擊性能好，尺寸準確，刀片可以更換。水斗型面的加工粗加工基本由鉆頭、高速面銑刀、插銑刀、螺旋立銑刀完成，精加工由球頭立銑刀和仿形銑刀完成。

2.2.3 超長刀柄振動抑制。轉(zhuǎn)輪水斗尖部到根部的距離為544.3mm，刀具的直徑和長度比達到1：18，刀具加工時容易振動。因此需要設計提制具有減震功能的刀柄，減小了加工過程時的振動現(xiàn)象，提高了水斗表面加工的精度。從加工效果來看，超長刀柄基本能滿足斐濟轉(zhuǎn)輪的精度要求。

2.3 夾具設計

結(jié)合機床的選擇，數(shù)控龍門銑為立式主軸結(jié)構(gòu)，NC160鏜床為臥式主軸結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)輪工裝夾具設計臥式裝卡法。此種夾具體積、重量較小，結(jié)構(gòu)簡單，造價低；加工時找正、觀察、操作方便。這套胎卡具不僅用于臥式龍門銑床上加工水斗的背面，同時也用在立式NC160鏜銑床上加工水斗的正面。

2.4 數(shù)控加工

國外整體數(shù)控加工沖擊式轉(zhuǎn)輪一般采用專用水斗轉(zhuǎn)輪加工機床和帶有數(shù)控轉(zhuǎn)胎的五軸鏜銑床加工。哈電由于設備的限制，通過分析研究，利用數(shù)控轉(zhuǎn)胎和三軸鏜銑床完成了轉(zhuǎn)輪的加工，所用設備如下：（1） NCφ2.5米立車：加工車序部分，包括轉(zhuǎn)輪上平面、下平面、內(nèi)圓、外圓（包括外圓分水刃豁口處）。轉(zhuǎn)輪在精車后，加工轉(zhuǎn)輪的平面和中心的基準，便于裝配胎具，為鏜床加工確定基準面。（2）數(shù)控龍門銑：具備五軸聯(lián)動功能，主要粗精鏜聯(lián)軸孔、粗精加工水斗背面型線。受水斗結(jié)構(gòu)和龍門銑主軸限制，龍門銑粗銑水斗背面和正面的端面需2個工位，即水斗上、下兩部分（以水斗分水刃為界）。轉(zhuǎn)輪粗銑水斗背面上半部分后裝胎同鉆鉸定位銷。（3） NC160鏜銑床：具有數(shù)控轉(zhuǎn)胎和三軸聯(lián)動功能，精加工水斗正面型線。

水斗正面的空間相對狹小，加工工藝主要解決刀具與水斗的干涉、超長刀具的防振、數(shù)控程序編制等問題。粗精銑水斗正面編制多個程序，按角度數(shù)控編程加工，有效控制了加工中的溫度應力。

3 轉(zhuǎn)輪平衡

轉(zhuǎn)輪平衡是轉(zhuǎn)輪驗收的重點之一。為保證轉(zhuǎn)輪平衡的順利完成，采用鋼球鏡板式立式靜平衡和導軌式臥式靜平衡。分別用于轉(zhuǎn)輪粗平衡和精平衡，平衡精度可達到G6.3級。轉(zhuǎn)輪在粗平衡后鉆孔配重，在精平衡中做平衡品質(zhì)檢查。

4 結(jié)束語

采用整體數(shù)控加工轉(zhuǎn)輪，并在轉(zhuǎn)輪鑄造技術(shù)、數(shù)控編程工藝、超長刀具防震技術(shù)、加工工藝、轉(zhuǎn)輪平衡等方面突破了技術(shù)瓶頸。轉(zhuǎn)輪數(shù)控加工制造積累了豐富的經(jīng)驗，對以后沖擊式轉(zhuǎn)輪數(shù)控加工具有借鑒意義。