軸流泵葉片的數控加工技術分析

摘 要：軸流泵常用于城市給排水、農業排灌、電廠輸送循環水等，具有揚程低、性能參數可調節、流量大、低水位等優點，所以得到了廣泛的應用。葉片是軸流泵主要的部件之一，葉片的質量對軸流泵各項性能指標有直接影響。文章對軸流泵葉片數控加工的技術要求、工藝等進行了分析，供有關人員參考。

關鍵詞：軸流泵葉片；數控加工；技術要求；處理工藝

隨著社會經濟的快速發展，特別是科技水平的進步，數控加工技術發展迅速，已滲透到各個領域。在制造業中，軸流泵葉片采用數控加工技術，不僅提升了產品加工的效率，還有效保證了葉片的質量，為軸流泵各項性能指標的提升做出了巨大的貢獻。

1 軸流泵葉片數控加工技術概述

立式軸流泵屬于葉片式泵，具有高比轉數、效率高、使用方便、揚程低、流量大、性能可調節、占地面積小等優點，并且能夠適用于低水位。因此，這種水泵廣泛應用于城市給排水、農業排灌等工程中。軸流泵葉片裝在葉輪上，根據葉片可調性能將軸流泵分為固定式軸流泵以及可調節軸流泵。固定式軸流泵性能參數在葉輪運行過程中不能夠調節，只有在葉片停止運行后，才能進行葉片的調節，具體實施為將葉片拆下，并進行安放角度的調節。可調節軸流泵通過機械或液壓調節機制，能夠在水泵運行中通過電動、手動等方式實現調節，無需停機拆除，方便快捷，適用性強。

葉片是軸流泵最重要的部件，對軸流泵整體的氣濁性能、能量指標、水壓、運行震動等性能指標具有直接的影響。對葉片的數控加工，要確保葉片各方面性能可以滿足設計要求。

2 軸流泵葉片數控加工技術要求及處理工藝

2.1 葉片加工材料

2.2 數控加工技術要求

軸流泵制造項目招標文件中，對葉片數控加工的技術要求主要體現在以下幾個方面：（1）葉片型線最大偏差應該控制在葉輪直徑的0.15%以下。（2）對葉片正面與背面的波浪度要求為，波浪度小于0.02，葉片進出水口容易出現氣濁現象的部位，波浪度需要控制在0.01。（3）葉片安放角度偏差需要控制在15°。（4）葉片表面粗糙程度應該滿足設計要求，需要控制在Ra6.3以下，采用數控機床五軸聯動模式實施加工。

2.3 處理工藝

傳統的軸流泵葉片加工方式主要是表面手工打磨，而現階段主要的葉片加工方式為數控機床加工，在數控機床系統中配置了COM/CAD/CAE軟件，能夠按照設計要求進行葉片曲面流線設計，進行仿形加工，與手工打磨工藝相比，數控加工方式在加工流程方面有一定的變化，增加了數控加工流程以及葉片表面坐標檢測等流程。采用數控機床加工葉片工藝流程為：葉片樹溶處理→葉片隨形磨、打磨→按照葉片坐標、投影檢測坐標，劃出中心孔位置線及零度位置線→鉆兩端中心孔→粗加工葉片柄部→葉片坐標檢測、記錄→探傷檢查→精加工葉片柄部→鉆定位孔或銑→葉片坐標檢測、記錄→葉片表面數控加工→葉片稱重分組及轉子體裝配→加工葉片外球形→校靜平衡。

其中，與傳統的葉片加工方式不同，數控機床葉片加工精度更加明顯，效果也更加顯著。雖然在小批量軸流泵葉片加工中，采用數控機床加工方式會增加成本費用，但是能夠確保葉片質量，確保葉片型線、表面粗糙度、重量等具有高度的精確值，滿足設計要求，能夠提升軸流泵的運行性能。

3 軸流泵葉片的數控加工

軸流泵葉片數控加工工藝能夠提升加工效率，提高加工的精度，與常規的葉片精加工工藝相比，具有很大的優勢。傳統手工打磨方式，雖然在一定程度上降低了加工的成本，并且加工工藝簡單，但是很難保證葉片的精度。手工打磨主要是依靠木模精度來控制葉片精度的，而木模容易發生變形，最大的變形甚至達到12毫米。采用傳統的加工工藝，葉片的精度靠測量精度以及操作控制來實現，存在一定的誤差性。在葉片曲面加工的過程中，傳統的加工機床采用低速銑床，葉片的型線很難控制，特別是葉片較薄的位置，銑床在切削力作用下，會產生很大的振動，影響精度控制，并且容易形成加工死角，不能滿足客戶加工的具體要求。因此現階段這種手工打磨加工工藝逐漸被淘汰，數控機床葉片加工工藝成為這一領域發展的必然趨勢。

在利用數控機床加工軸流泵葉片的過程中，中心孔位置線劃線是加工的關鍵。中心線主要是兩端中心孔的連線，需要與葉片設計轉動中心線相吻合。按照具體設計要求尺寸建立一個立體的靠模，多由多塊樣板構成，每一塊樣板模型工作面必須符合設計截面尺寸要求，然后通過切割機機床沿中心線進行切割加工，將靠板組裝起來，形成立體的靠模。

對于葉片工作面的加工，可以先加工好一面，然后翻面安裝，最后對另一面進行加工，利用多個軸聯動的方式加工。這種聯動加工方式能夠增加葉片兩端的輔助支撐，提高葉片安裝的剛性，保證安裝質量，避免行刀過程中的振動影響其表面粗糙度的要求。

在軸流泵葉片數控加工過程中，加工的方式多種多樣，加工速度、操作工藝等形式多樣，可快可慢，并且切割刀位變化軌跡較為靈活。為了能夠提高數控加工葉片的經濟效益，需要根據客戶的具體加工質量要求，選擇最佳的數控加工程序與方式。現階段，最常見的數控加工形式，是在數控機床上設置CAD軟件，利用軟件進行三維設計，然后利用CAM軟件對加工方式進行靈活設計，并計算加工的各項參數，選擇刀具等，并對刀具軌跡進行編輯、校核、優化以及模擬仿真，獲取最佳的行刀軌跡，并通過處理程序將其生成葉片加工程序。最后通過具體的加工程序，利用計算機實現數控加工。

4 結束語

隨著科學技術的發展，信息技術、計算機技術等都得到了長足的發展，制造行業也取得了巨大的進步，從傳統的手工工藝發展成為機械制造模式，并逐漸融入了信息技術、數字化技術等。數控制造技術迅速的發展起來，改變了傳統的制造加工模式，提高了效率與質量。其中軸流泵葉片的加工，利用數控機床進行，大大提升了葉片加工的精度，滿足了軸流泵葉片各項指標的技術要求，取得了顯著的成果，值得大力推廣應用。

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作者簡介：陳勇（1979，7-），男，漢族，廣西陸川人，2013年7月天津職業技術師范大學機械設計制造及其自動化專業本科畢業，現就職于柳州職業技術學院，二級實習指導教師，研究方向：機械設計與制造及加工、數控加工技術。endprint