大型水轮机转轮叶片的加工工艺探究

王晓航

摘要：转轮叶片在大型水轮机中占据重要位置，也是其不可缺少的组成内容。转轮叶片与水轮机稳定高效性之间存在着较为密切的联系，可以说是对其造成较为直接的影响。这需要我们必须针对转轮叶片的加工工艺进行不断提升，进而将更为良好的服务提供给大型水轮机组，这是经济效益得以进一步提升的有效条件。我们必须针对现有的技术进行不断创新与改革，因此，现阶段所面对的主要问题就是如何实现对转轮叶片制作材料以及制造品质的不断优化。

关键词：大型水轮机；转轮叶片；加工工艺

在科学技术发展的大力推动之下，工业制造水平也在原有基础上取得较大幅度的提升。在机械零件中实现对数控技术的大面积使用是一种必然的趋势。在提升大型水轮机整体稳定性以及工作效率过程当中，我们可从转轮叶片整体平整度以及加工精度着手，这对转轮叶片制作工艺提出较高的要求与挑战。因此，针对大型水轮机转轮叶片加工工艺优化所开展的研究具有十分重要的现实意义。这为相关工艺的进一步发展打下坚实基础。

一、大型水轮机转轮叶片加工工艺的基本思路

相较其他设备来讲龙门铣床对于转轮叶片的加工工艺更加精密完善，大型水轮机转轮叶片的加工多采用数控设备中的龙门铣床。大型水轮机转轮叶片加工过程如下所示：起初将铸件原材料运送加工车间，借助胎具固定叶片，利用龙门铣床根据设计图纸进行前期粗加工，并为探伤过程留有一定剩余材料，利用激光跟踪仪器检测其型线是否与设计图相符，确认相符后则开始精铣，同样的方式对铸件的另一侧进行相同操作。为保证元件制作质量，前期应做好叶片测量和到位计算等流程。

二、大型水轮机转录叶片的加工技术重点

1.叶片的测量

首先，叶片测量工作会受到多种客观因素的影响，转轮叶片加工过程就在其中。为在真正意义上实现对制作加工准确性的保障，我们必须进行充分的叶片测量工作，保证测量结果的准确性，这也是优化叶片加工精度过程当中所必须满足的条件。叶片测量是水轮机转轮叶片在精铣过程当中必须进行的一项内容，对其测量结果也提出较高要求，三维雕塑曲面是水轮机转轮叶片表面所呈现出的主要状态，在形状上也较为复杂。在测量取面精度过程当中，我们可借助直接或者间接测量的方式进行。在整个加工工艺过程当中都需要利用叶片进行全方面的测量工作。最开始的是需要测量叶片最为原始的加工材料，进而利用最少的原材料损耗实现对于量的确认，其中还会涉及到铸件固定位置等。

其次，在提升制作整体效率以及精确性方面，我们可从多个角度着手，现阶段使用最为普遍的就是合理化龙门铣床的编程。在加工过程当中，针对叶片尺寸所开展的测量工作，从本质上来说就是进一步确定铸件的整体位置，然后结合实际对其进行科学的调整，进而防止有叶片精度偏差或者加工失败等问题。对整体加工质量造成影响。最后一次测量工作是进一步明确转轮叶片是否可实现对相关质量与要求的满足，尤其还要将其与图纸之间进行严格核对。

2.在胎具上正确固定

叶片使用龙门铣床加工叶片的重要过程之一是装卡找正，将叶片毛坯正确固定在胎具上，转轮叶片的形状不规则很难确认中心点，为了能够正确的在胎具上固定叶片毛坯，一定要遵守装卡原则的基本要求：

（1）转轮叶片本身自重过大，为防止在装卡过程中出现叶片移动情况，胎具一定要具有较高的强度。

（2）转轮叶片形状不规则，中心点较难确定，在固定的过程中对于胎具的支撑点稳定性要求较高，保证其能承受叶片重心。

（3）龙门铣床不能跟随铸件位置变化移动，工作范围具有一定局限性，所以在装卡过程中要保持叶片加工部位都在龙门铣床的工作范围内。

（4）在制作过程中叶片产生的变形等问题多数是由于支撑点不够稳固，为了避免这种情况胎具的支撑点必须提前做好固定。

（5）为了提升叶片加工精准性，一定要采取减震措施，以减轻对叶片精度造成的影响。

（6）因为找正过程活动比较频繁，胎具的装卡部位應灵活便于操作，利用胎具自身找正的方式用时较长，现今多数采用效果较好的计算机自动三点找正。

三、合理的选用加工刀具

首先，通过对一系列的加工工作进行分析后可以发现，刀具会对龙门铣床以及叶片加工精度造成较为严重的影响，这可充分说明刀具的重要性与必要性。因此，在实际加工之前必须实现对刀具的合理选择，这也是制作叶片加工工艺中最为重要与关键的一个环节。现阶段使用最为普遍的就是合金卡刀，这种刀具质地较硬，在耐磨性、抗冲击性以及精度准确性方面占据一定的优势，尤其是与其他道具进行比较后可以发现，在加工转轮叶片的过程当中更适合使用。在选择刀具时，需要考虑多方面的客观因素，加工部位叶面的曲面形状等都在其中，进而实现对刀具尺寸的进一步确定直径。刀杆长度以及刃高都是在确定刀具尺寸时所涉及到的主要内容，选择过程当中必须充分融合实际。

其次，直径较小的刀具主要是在叶片形状变化以及曲率变化整体较大的情况下进行使用。在操作时可实现对精确性以及切割作用的进一步提升，大直径刀具使用范围大概在形状稳定以及曲率较小情况下，进而将更为高效的作用提供给切割作业。水轮机转轮叶片在加工过程当中必须实现对相关原则的遵守，尤其是要注意保障道具不会对其他内容与工作效率造成影响。在加工过程当中，会不可避免地遇到刀具形状过多或者加工余量分布不均匀的状态。在此过程中，我们可对侧刃较高的刀具进行使用，这是从根本上避免吃刀过深问题出现的主要途径。

四、刀位的计算

过去的叶片加工多数都由手工制作完成，加工精度很难精确，数控技术的广泛应用刀位的计算和操作水平也有明显上升，数控技术可以确定刀的走向和控制刀轴，电脑计算操作精度，刀为轨迹数据相对于之前的人工采取有了更大进步，进行刀位轨迹计算和刀具干涉检查后得出的结果更加精准到位。

五、叶片变形的控制

转轮叶片整体厚度不够均匀，在面对强度较大的加工过程时较薄部位容易产生变形，面对这一问题应当在叶片加工时采用高速铣削降低切割温度，控制变形，加工过程中可采用辅助器械增强叶片刚性，利用非金属溶液的灌输增强叶片受力程度都是改善这一情况有利方法，控制叶片变形有助于提升工作效率，提高叶片质量。在大型水轮机的转轮叶片加工生产过程中，加强对其加工精度的控制是非常重要的。一般合格的叶片被加工出来需要经过毛坯、粗加工和精铣三道基本工序，当然在此过程中还要尤其注意做好叶片的测量工作，确定最佳的装卡位置，选择合适的刀具，进行有效的刀位计算，以保证叶片的加工效果。

结语：

通过上述分析可以发现，叶片加工精度对整体加工过程都提出相当高的要求。严格把关铸件材料以及加工测量工作都是从根本上实现对加工质量进行提升的有效途径。我们需要在全面熟悉与掌握传统转轮叶片加工工艺的基础上，对其进行不断改革与创新，加工叶片时注意严格遵循相关要求与标准，按照一定的流程进行。从多个方面着手，实现对最佳叶片制作效果的获取。

参考文献：

[1]刘玉兰.大型水轮机转轮叶片改型工艺研究[J].防爆电机，2012，47（2）：40-42.

[2]郭晓明.浅析大型水轮机转轮叶片的加工工艺[J].科技创新与应用，2016（32）.