轴流泵叶片的数控加工技术分析

摘 要：轴流泵常用于城市给排水、农业排灌、电厂输送循环水等，具有扬程低、性能参数可调节、流量大、低水位等优点，所以得到了广泛的应用。叶片是轴流泵主要的部件之一，叶片的质量对轴流泵各项性能指标有直接影响。文章对轴流泵叶片数控加工的技术要求、工艺等进行了分析，供有关人员参考。

关键词：轴流泵叶片；数控加工；技术要求；处理工艺

随着社会经济的快速发展，特别是科技水平的进步，数控加工技术发展迅速，已渗透到各个领域。在制造业中，轴流泵叶片采用数控加工技术，不仅提升了产品加工的效率，还有效保证了叶片的质量，为轴流泵各项性能指标的提升做出了巨大的贡献。

1 轴流泵叶片数控加工技术概述

立式轴流泵属于叶片式泵，具有高比转数、效率高、使用方便、扬程低、流量大、性能可调节、占地面积小等优点，并且能够适用于低水位。因此，这种水泵广泛应用于城市给排水、农业排灌等工程中。轴流泵叶片装在叶轮上，根据叶片可调性能将轴流泵分为固定式轴流泵以及可调节轴流泵。固定式轴流泵性能参数在叶轮运行过程中不能够调节，只有在叶片停止运行后，才能进行叶片的调节，具体实施为将叶片拆下，并进行安放角度的调节。可调节轴流泵通过机械或液压调节机制，能够在水泵运行中通过电动、手动等方式实现调节，无需停机拆除，方便快捷，适用性强。

叶片是轴流泵最重要的部件，对轴流泵整体的气浊性能、能量指标、水压、运行震动等性能指标具有直接的影响。对叶片的数控加工，要确保叶片各方面性能可以满足设计要求。

2 轴流泵叶片数控加工技术要求及处理工艺

2.1 叶片加工材料

2.2 数控加工技术要求

轴流泵制造项目招标文件中，对叶片数控加工的技术要求主要体现在以下几个方面：（1）叶片型线最大偏差应该控制在叶轮直径的0.15%以下。（2）对叶片正面与背面的波浪度要求为，波浪度小于0.02，叶片进出水口容易出现气浊现象的部位，波浪度需要控制在0.01。（3）叶片安放角度偏差需要控制在15°。（4）叶片表面粗糙程度应该满足设计要求，需要控制在Ra6.3以下，采用数控机床五轴联动模式实施加工。

2.3 处理工艺

传统的轴流泵叶片加工方式主要是表面手工打磨，而现阶段主要的叶片加工方式为数控机床加工，在数控机床系统中配置了COM/CAD/CAE软件，能够按照设计要求进行叶片曲面流线设计，进行仿形加工，与手工打磨工艺相比，数控加工方式在加工流程方面有一定的变化，增加了数控加工流程以及叶片表面坐标检测等流程。采用数控机床加工叶片工艺流程为：叶片树溶处理→叶片随形磨、打磨→按照叶片坐标、投影检测坐标，划出中心孔位置线及零度位置线→钻两端中心孔→粗加工叶片柄部→叶片坐标检测、记录→探伤检查→精加工叶片柄部→钻定位孔或铣→叶片坐标检测、记录→叶片表面数控加工→叶片称重分组及转子体装配→加工叶片外球形→校静平衡。

其中，与传统的叶片加工方式不同，数控机床叶片加工精度更加明显，效果也更加显著。虽然在小批量轴流泵叶片加工中，采用数控机床加工方式会增加成本费用，但是能够确保叶片质量，确保叶片型线、表面粗糙度、重量等具有高度的精确值，满足设计要求，能够提升轴流泵的运行性能。

3 轴流泵叶片的数控加工

轴流泵叶片数控加工工艺能够提升加工效率，提高加工的精度，与常规的叶片精加工工艺相比，具有很大的优势。传统手工打磨方式，虽然在一定程度上降低了加工的成本，并且加工工艺简单，但是很难保证叶片的精度。手工打磨主要是依靠木模精度来控制叶片精度的，而木模容易发生变形，最大的变形甚至达到12毫米。采用传统的加工工艺，叶片的精度靠测量精度以及操作控制来实现，存在一定的误差性。在叶片曲面加工的过程中，传统的加工机床采用低速铣床，叶片的型线很难控制，特别是叶片较薄的位置，铣床在切削力作用下，会产生很大的振动，影响精度控制，并且容易形成加工死角，不能满足客户加工的具体要求。因此现阶段这种手工打磨加工工艺逐渐被淘汰，数控机床叶片加工工艺成为这一领域发展的必然趋势。

在利用数控机床加工轴流泵叶片的过程中，中心孔位置线划线是加工的关键。中心线主要是两端中心孔的连线，需要与叶片设计转动中心线相吻合。按照具体设计要求尺寸建立一个立体的靠模，多由多块样板构成，每一块样板模型工作面必须符合设计截面尺寸要求，然后通过切割机机床沿中心线进行切割加工，将靠板组装起来，形成立体的靠模。

对于叶片工作面的加工，可以先加工好一面，然后翻面安装，最后对另一面进行加工，利用多个轴联动的方式加工。这种联动加工方式能够增加叶片两端的辅助支撑，提高叶片安装的刚性，保证安装质量，避免行刀过程中的振动影响其表面粗糙度的要求。

在轴流泵叶片数控加工过程中，加工的方式多种多样，加工速度、操作工艺等形式多样，可快可慢，并且切割刀位变化轨迹较为灵活。为了能够提高数控加工叶片的经济效益，需要根据客户的具体加工质量要求，选择最佳的数控加工程序与方式。现阶段，最常见的数控加工形式，是在数控机床上设置CAD软件，利用软件进行三维设计，然后利用CAM软件对加工方式进行灵活设计，并计算加工的各项参数，选择刀具等，并对刀具轨迹进行编辑、校核、优化以及模拟仿真，获取最佳的行刀轨迹，并通过处理程序将其生成叶片加工程序。最后通过具体的加工程序，利用计算机实现数控加工。

4 结束语

随着科学技术的发展，信息技术、计算机技术等都得到了长足的发展，制造行业也取得了巨大的进步，从传统的手工工艺发展成为机械制造模式，并逐渐融入了信息技术、数字化技术等。数控制造技术迅速的发展起来，改变了传统的制造加工模式，提高了效率与质量。其中轴流泵叶片的加工，利用数控机床进行，大大提升了叶片加工的精度，满足了轴流泵叶片各项指标的技术要求，取得了显著的成果，值得大力推广应用。

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作者简介：陈勇（1979，7-），男，汉族，广西陆川人，2013年7月天津职业技术师范大学机械设计制造及其自动化专业本科毕业，现就职于柳州职业技术学院，二级实习指导教师，研究方向：机械设计与制造及加工、数控加工技术。endprint