jic35导读:叶片是水轮机中zui重要的一个部件,其翼型由复杂的空间曲面组成,加工制造比较困难。传统的加工方法是对铸件人工对照样板进行铲磨,不仅劳动强度大,工作环境差,而且效率低下,产品质量也难以保证。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和率加工的zui重要环节。本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究,开发实现了大型叶片的多轴联动加工。
水轮机是水力发电的原动机,水轮机转轮叶片的制造转轮的优劣对水电站机组的安全、可靠性、经济性运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂的雕塑面体。在大中型机组制造工艺上,长期以来采用的“砂型铸造→砂轮铲磨→立体样板检测”的制造工艺,不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。目前采用五轴联动数控加工技术是当今机械加工中的高技术。大型复杂曲面零件的数控加工编程则是实现其数字化制造的zui重要的技术基础,其数控编程技术是一个数字化仿真评价及优化过程。其关键技术包括:复杂形状零件的三维造型及定位,五轴联动刀位轨迹规划和计算,加工雕塑曲面体的刀轴控制技术,切削仿真及干涉检验,以及后处理技术等。大型复杂曲面的多轴联动数控编程技术使雕塑曲面体转轮叶片的多轴数控加工成为可能,这将大大推动我国水轮机行业的发展和进步,为我国水电设备制造业向着*制造技术发展奠定基础。
大型混流式水轮机叶片的多轴数控加工编程过程
大型复杂曲面零件的五轴联动数控编程比普通零件编程要复杂得多,针对混流式叶片体积大并且型面曲率变化大的特点,通过分析加工要求进行工艺设计,确定加工方案,选择合适的机床、刀具、夹具,确定合理的走刀路线及切削用量等;建立叶片的几何模型、计算加工过程中的刀具相对于叶片的运动轨迹,然后进行叶片的切削仿真以及机床的运动仿真,反复修改加工参数、刀具参数和刀轴控制方案,直到仿真结果确无干涉碰撞发生,则按照机床数控系统可接受的程序格式进行后处理,生成叶片加工程序。
混流式叶片这一复杂雕塑曲面体由正面、背面、与上冠相接的带状回转面、与下环相接的带状回转面、进水边曲面、出水边曲面、进水边头部曲面等构成。由于叶片沿流面描述的三维坐标点数据量太大,可编写一个grip程序读入这些三维坐标点,然后采用双三次多补片曲面片通过自由形式特征的通过曲线的方法进行曲面造型,如图2所示。叶片的毛坯形状可从设计数据点进行偏置计算处理,或者从三维测量得到的点云集方式确定对叶片的各个曲面分别进行nurbs曲面造型,并缝合成实体。
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