整铸转轮数控加工工艺总结

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摘 要：文章简要论述了某冲击式转轮采用整铸结构和数控加工转轮的工艺总结。对加工使用的刀具应用、转轮加工工艺、转轮平衡进行分析和总结。

关键词：冲击式转轮；水斗；FARO数控转胎；数控编程；刀具；静平衡

1 前言

该转轮采用整铸不锈钢结构，材质为ZG0Cr13Ni5Mo，毛坯4224Kg，净重3974 Kg，转轮直径为1700mm，最大外径2194.4mm。

2 转轮加工工艺

冲击式转轮整体数控制造是工艺研究的重点，整体制造可很好的解决转轮运行中的失效断裂问题、提高加工效率、减低加工成本、提高水轮机的效率。转轮加工工艺流程图如下图。

2.1 转轮划检

转轮是我厂采用模具整铸的水斗式转轮，数控加工前的划检难度较大，划线是保证加工质量的关键点之一。转轮划检除采用传统人工划线外，还需要精密仪器FARO测量数据与计算机相结合模拟转轮和水斗的尺寸和型线，确定转轮的加工基准和加工余量。转轮划线时出现水斗加工量不一致、水斗型线局部不够加工、铸造有缺陷等现象。

2.2 数控编程研究

2.2.1 数控加工的计算机仿真加工。

转轮加工中难点为粗、精铣水斗正背面型线。由于转轮结构紧凑、几何形状复杂，加工前需对转轮三维建模，利用UG软件的自动编程功能，合理的选择刀具、切削参数、进退刀方式等，设计合理的数控加工程序。UG软件应用在整体数控加工冲击式转轮具有极大的创新意识，开创了冲击式转轮整体数控加工的新局面。

2.2.2 刀具的选择。从刀具的类型上，选择硬质合金机卡刀较为合理。这种刀具耐磨、抗冲击性能好，尺寸准确，刀片可以更换。水斗型面的加工粗加工基本由钻头、高速面铣刀、插铣刀、螺旋立铣刀完成，精加工由球头立铣刀和仿形铣刀完成。

2.2.3 超长刀柄振动抑制。转轮水斗尖部到根部的距离为544.3mm，刀具的直径和长度比达到1：18，刀具加工时容易振动。因此需要设计提制具有减震功能的刀柄，减小了加工过程时的振动现象，提高了水斗表面加工的精度。从加工效果来看，超长刀柄基本能满足斐济转轮的精度要求。

2.3 夹具设计

结合机床的选择，数控龙门铣为立式主轴结构，NC160镗床为卧式主轴结构，转轮工装夹具设计卧式装卡法。此种夹具体积、重量较小，结构简单，造价低；加工时找正、观察、操作方便。这套胎卡具不仅用于卧式龙门铣床上加工水斗的背面，同时也用在立式NC160镗铣床上加工水斗的正面。

2.4 数控加工

国外整体数控加工冲击式转轮一般采用专用水斗转轮加工机床和带有数控转胎的五轴镗铣床加工。哈电由于设备的限制，通过分析研究，利用数控转胎和三轴镗铣床完成了转轮的加工，所用设备如下：（1） NCφ2.5米立车：加工车序部分，包括转轮上平面、下平面、内圆、外圆（包括外圆分水刃豁口处）。转轮在精车后，加工转轮的平面和中心的基准，便于装配胎具，为镗床加工确定基准面。（2）数控龙门铣：具备五轴联动功能，主要粗精镗联轴孔、粗精加工水斗背面型线。受水斗结构和龙门铣主轴限制，龙门铣粗铣水斗背面和正面的端面需2个工位，即水斗上、下两部分（以水斗分水刃为界）。转轮粗铣水斗背面上半部分后装胎同钻铰定位销。（3） NC160镗铣床：具有数控转胎和三轴联动功能，精加工水斗正面型线。

水斗正面的空间相对狭小，加工工艺主要解决刀具与水斗的干涉、超长刀具的防振、数控程序编制等问题。粗精铣水斗正面编制多个程序，按角度数控编程加工，有效控制了加工中的温度应力。

3 转轮平衡

转轮平衡是转轮验收的重点之一。为保证转轮平衡的顺利完成，采用钢球镜板式立式静平衡和导轨式卧式静平衡。分别用于转轮粗平衡和精平衡，平衡精度可达到G6.3级。转轮在粗平衡后钻孔配重，在精平衡中做平衡品质检查。

4 结束语

采用整体数控加工转轮，并在转轮铸造技术、数控编程工艺、超长刀具防震技术、加工工艺、转轮平衡等方面突破了技术瓶颈。转轮数控加工制造积累了丰富的经验，对以后冲击式转轮数控加工具有借鉴意义。