一次性定位胎具三軸加工混流式葉片數(shù)控編程工藝流程

司 亮 陳良平

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

針對(duì)A型混流式轉(zhuǎn)輪葉片（單件3米*2米）采用一次性定位胎具三軸加工方式，制定其主要數(shù)控編程工藝流程如下。

1 前期準(zhǔn)備。前期準(zhǔn)備主要有葉片三維模型準(zhǔn)備，胎具的準(zhǔn)備，翻身定位銷的準(zhǔn)備和數(shù)控編程前期準(zhǔn)備階段。

1.1 葉片三維模型準(zhǔn)備。設(shè)計(jì)部門提供的葉片三維模型是開(kāi)展一切工作的先決條件，葉片的鑄造、胎具的設(shè)計(jì)和數(shù)控編程的準(zhǔn)備都必須從設(shè)計(jì)人員提供出有效的葉片三維模型開(kāi)始。

1.2 胎具的準(zhǔn)備。胎具的設(shè)計(jì)主要需要依據(jù)設(shè)計(jì)人員所提供的葉片三維模型的位置（設(shè)計(jì)人員所提供的位置已經(jīng)考慮到實(shí)際加工情況，并經(jīng)過(guò)一定的理論計(jì)算，基本上是比較適合加工的位置），根據(jù)位置定位出合適筋板位置，并在胎具上不妨礙加工的位置上留出零點(diǎn)位置。并且在設(shè)計(jì)背面胎具時(shí)必須考慮筋板上留出足夠區(qū)域用于加工翻身定位銷的位置。

1.3 翻身定位銷的準(zhǔn)備。胎具設(shè)計(jì)出來(lái)以后，根據(jù)胎具圖紙中所示的定位銷的大小，準(zhǔn)備和加工出翻身所需要的定位銷塊。定位銷塊的精度必須符合工藝要求。

1.4 數(shù)控編程的前期準(zhǔn)備。數(shù)控編程的前期準(zhǔn)備要首先根據(jù)A型葉片三維模型確定其加工時(shí)Z軸所需行程，以此確定加工所需要的機(jī)床，其次根據(jù)其形狀特點(diǎn)進(jìn)行試切運(yùn)算以選用合適的刀具，再對(duì)于加工中可能出現(xiàn)的各種復(fù)雜區(qū)域先進(jìn)行預(yù)處理。

2 數(shù)控加工胎具。胎具的加工主要有正面胎具和背面胎具的加工。

2.1 正面胎具的加工編程。正面胎具上沒(méi)有定位銷孔的位置，又其與葉片的接觸面為葉片的背面是未加工的毛坯面，因此正面胎具的加工精度要求不高，在胎具的筋板上大致數(shù)控編程加工出葉片型線即可。

2.2 背面胎具的加工編程。背面胎具不僅是一種加工支撐，更是葉片翻身定位基準(zhǔn)，其加工精度直接影響到葉片型線的準(zhǔn)確性和精度。背面胎具的加工分為兩部分。

2.2.1 筋板型面的加工。背面胎具筋板型面必須嚴(yán)格按照葉片的正面型線來(lái)進(jìn)行數(shù)控加工，因?yàn)榻畎宓男途€是控制葉片翻身角度的基準(zhǔn)，筋板的加工精度必須達(dá)到工藝要求，加工分為粗加工和精加工兩步，粗加工時(shí)可使用玉米銑刀或Φ80R8、Φ100R8仿形銑刀，精加工時(shí)根據(jù)A型葉片型面特點(diǎn)可選用Φ80R8、Φ100R8仿形銑刀或球頭銑刀。

2.2.2 胎具上定位銷孔的加工編程。背面胎具需要在相應(yīng)葉片的上冠、下環(huán)和進(jìn)出水邊位置的筋板上分別數(shù)控編程加工出定位銷孔，用于翻身后的定位。定位銷孔是根據(jù)筋板厚度來(lái)定義其半徑的半圓形，銷孔的加工也分為粗加工和精加工兩步，粗加工根據(jù)銷孔的大小可選用Φ50玉米銑刀進(jìn)行加工，精加工時(shí)必須使用已知準(zhǔn)確刀具直徑的整體硬質(zhì)合金銑刀，如Φ40或Φ30的整體銑刀，加工時(shí)需一刀成型，以保證銷孔型面的光潔度和準(zhǔn)確性。

2.3 胎具上找正段的加工。胎具（含正面胎具和背面胎具）在加工時(shí)，必須同時(shí)在胎具周邊兩側(cè)精銑分別出一段X向、Y項(xiàng)找正段，另外胎具上加工零點(diǎn)位置必須選在合理的位置，并且針對(duì)某一個(gè)胎具，必須保證其加工零點(diǎn)位置的唯一性和準(zhǔn)確性。

3 葉片正面加工的數(shù)控編程。葉片正面加工主要包括正面的找正和正面型面的數(shù)控加工兩個(gè)部分。

3.1 葉片正面的找正。一次性定位胎具加工葉片的方式特點(diǎn)是編程位置確定后，就不再變化，正背面各只有出一套程序。首先將劃?rùn)z毛坯提供的四個(gè)找正點(diǎn)，變換到數(shù)控編程位置（四個(gè)找正點(diǎn)之間的空間關(guān)系是不變的），根據(jù)唯一的正面編程零點(diǎn)（定位在胎具上），將四個(gè)找正點(diǎn)的坐標(biāo)值提出，提供給機(jī)床或劃線測(cè)量裝置用于找正（找正時(shí)必須根據(jù)加工出的X向，Y向找正段來(lái)確定X和Y的方向）。

3.2 正面型面的數(shù)控加工。對(duì)混流式葉片的正面進(jìn)行數(shù)控加工處理時(shí)主要分為裁邊加工、坡口和鈍邊加工、大面加工、定位銷孔加工和打樣板檢查點(diǎn)等。

3.2.1 裁邊加工。根據(jù)葉片擺放位置提取其最外邊界線，一般使用Φ80玉米銑刀進(jìn)行裁邊加工。注意數(shù)控編程時(shí)必須將定位銷的位置考慮進(jìn)去，給加工定位銷留出足夠的余量區(qū)域。

3.2.2 坡口和鈍邊加工。坡口加工時(shí)一般采用玉米銑刀或仿形銑刀，鈍邊多采用仿形銑刀進(jìn)行加工。由于葉片背面未加工，仍有余量，因此正面加工坡口時(shí)，可不考慮對(duì)定位銷孔的干涉處理。加工坡口最重要就是要注意坡口和鈍邊在當(dāng)前加工編程坐標(biāo)系的拔模位置，保證它們?cè)?80度翻身狀態(tài)下能全部加工，不存在加工盲區(qū)。

3.2.3 正面型面加工。正面型面加工采用層切加工方式編程，刀具多采用Φ80R8、Φ100R8或其他類型的仿形銑刀。對(duì)正面大面進(jìn)行編程處理時(shí)，要注意在葉片低處容易形成的環(huán)形或半環(huán)形凹型區(qū)域，對(duì)上述區(qū)域要單獨(dú)進(jìn)行數(shù)控加工處理，單獨(dú)編制程序進(jìn)行加工。

3.2.4 定位銷孔加工。在正面大面預(yù)留出的余量區(qū)域位置上加工定位銷孔，加工方式和刀具基本和加工背面胎具上的銷孔相同，一定要保證的是正面的定位銷孔相對(duì)于葉型的位置必須和背面胎具上的定位銷孔相對(duì)于葉型的位置完全一致。

3.2.5 打檢查點(diǎn)或刻檢查線。根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的檢查線在大面上打點(diǎn)或刻線，打點(diǎn)一般用Φ1.6左右的小鉆頭，刻線一般使用刻線刀。

4 葉片背面加工的數(shù)控編程。葉片背面加工主要有葉片翻身和背面加工兩部分。

4.1 葉片的翻身。葉片正面加工完后，將正面大面拋光處理，扣到背面胎具上，調(diào)整位置后，將定位銷把合到胎具和葉片的定位銷孔上。定位銷可以先鎖死其中一個(gè)，再調(diào)整葉片。然后再鎖死一個(gè)，再調(diào)整。最后將全部定位銷把死，查看定位銷與定位銷孔之間的間隙，因?yàn)楸趁嫣ゾ吆腿~片上的定位銷子是按統(tǒng)一尺寸精加工出的，所以保證三處間隙基本一致。然后在不損壞胎具型面的前提下裝焊葉片，最后按找正段裝卡到機(jī)床上。

4.2 葉片背面的數(shù)控加工。葉片背面的數(shù)控加工處理基本和正面的相同，也是主要有坡口和鈍邊加工、背面大面型面加工和打點(diǎn)或刻線加工。為保證葉片型線的精準(zhǔn)度，在找正完成后，使用測(cè)桿對(duì)葉片的出水邊進(jìn)行測(cè)量，葉片的出水邊一般是葉片局部變形最容易產(chǎn)生的地方，這樣可以了解葉片情況看是否符合后續(xù)加工。測(cè)量程序合格后就可以正常加工了。要注意的是葉片裝卡后，正面預(yù)留出的銷孔已經(jīng)失去其作用，要數(shù)控編制程序根據(jù)葉片型線將銷孔加工掉。

5 一次性定位胎具三軸加工混流式葉片易出現(xiàn)的問(wèn)題。一次性定位胎具三軸加工混流式葉片容易出現(xiàn)的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)。

胎具單薄易變形，影響定位。胎具單薄在裝卡時(shí)易產(chǎn)生變型情況，使得零點(diǎn)位置的確定有偏差。

正面找正存在不準(zhǔn)的問(wèn)題。劃?rùn)z毛坯的四個(gè)找正點(diǎn)來(lái)自測(cè)量單位，由于測(cè)量?jī)x器和后期計(jì)算的影響，在編程零點(diǎn)下得到的四個(gè)找正點(diǎn)的數(shù)據(jù)可能和實(shí)際情況有出入。

加工時(shí)葉片上定位銷孔的加工。葉片上的定位銷孔主要決定于葉片自身的余量，若余量不足，很可能定位銷孔加工不出來(lái)。

在背面加工完成后，首件A型葉片已經(jīng)加工完成，在通過(guò)激光測(cè)量?jī)x檢查合格后，說(shuō)明葉片加工的數(shù)控程序是合格的，這樣就已經(jīng)基本上完成了一次性定位胎具三軸加工混流式葉片的數(shù)控加工程序的編制。