整鑄轉輪數控加工工藝總結

馮慧奇　霍金平

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

關鍵詞：沖擊式轉輪；水斗；FARO數控轉胎；數控編程；刀具；靜平衡

1 前言

該轉輪采用整鑄不銹鋼結構，材質為ZG0Cr13Ni5Mo，毛坯4224Kg，凈重3974 Kg，轉輪直徑為1700mm，最大外徑2194.4mm。

2 轉輪加工工藝

沖擊式轉輪整體數控制造是工藝研究的重點，整體制造可很好的解決轉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。轉輪加工工藝流程圖如下圖。

2.1 轉輪劃檢

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

2.2 數控編程研究

2.2.1 數控加工的計算機仿真加工。

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

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輪的精度要求。

2.3 夾具設計

結合機床的選擇，數控龍門銑為立式主軸結構，NC160鏜床為臥式主軸結構，轉輪工裝夾具設計臥式裝卡法。此種夾具體積、重量較小，結構簡單，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 數控加工

國外整體數控加工沖擊式轉輪一般采用專用水斗轉輪加工機床和帶有數控轉胎的五軸鏜銑床加工。哈電由于設備的限制，通過分析研究，利用數控轉胎和三軸鏜銑床完成了轉輪的加工，所用設備如下：（1） NCφ2.5米立車：加工車序部分，包括轉輪上平面、下平面、內圓、外圓（包括外圓分水刃豁口處）。轉輪在精車后，加工轉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）數控龍門銑：具備五軸聯動功能，主要粗精鏜聯軸孔、粗精加工水斗背面型線。受水斗結構和龍門銑主軸限制，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：具有數控轉胎和三軸聯動功能，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，按角度數控編程加工，有效控制了加工中的溫度應力。

3 轉輪平衡

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

4 結束語

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