四轴联动数控加工技术加工水轮机叶片的应用

刘宜非

哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150040

摘要：通过近几年我国对混流式水轮机叶片数控加工的工艺技术的研究，我们对于四轴联动数控技术和它的叶片以及相应的加工的工艺方法和高效的刀具系统，进行了一系列的开发应用。主要是研究四轴联动数控技术的应用，对于加工水轮叶片的影响。

关键词：水轮机的叶片；四轴联动；数控加工；工艺技术

引言

对于每个国家的经济发现状况来看，表征一个国家水轮机制造的先进水平的重要标志是大型的水轮机叶片在数控方面的加工工艺的技术水平。在大型的水轮机叶片中，转轮的叶片是其最重要的部位。转轮制作的精度对整个联动机组的工作性能有着非常重要的影响。在叶片的型面端，如果加工的精准度比较高那么水轮机的工作效率会提高几个百分点，对于整个工程的进展来说是比较有利的。这种数控的加工过程会涉及到很多国家的参与，并且需要很多国家之间的配合与高新的技术，其中加拿大，挪威等国家对于这个工程的流程制造工艺的水平是比较熟练的。

一、水轮机的整体构造

1.1简述水轮机的工作机制

水轮机有几种分类的：混流式、贯流式等等。在我国国内的水轮机叶片制造工艺中，我们长期通过采用一些砂型的材料进行制造，然后在用手工的方法对其型面进行打磨。在近几年我国发展水轮机制造工艺的过程中，都是通过叶片制作模型来对水轮机打磨成型最后再将打磨成型的机体进行数控加工，但是这种制作工艺不仅需要很多的劳动力，而且工作强度比较大，工作效率比较低，而且叶片质量差，从而降低了整体的工作效率。对于这种工作现状，我们引进了对曲面造型设计以及一些叶片测量的工艺来制作加工，刀具系统等所有的设备都进行了深刻的研究，如今我们的数控技术已经有了生产叶片的能力，并且我国已经完成了混流式水轮机对于叶片加工的技术。

二、水轮机的工艺技术

2.1四轴联动的数控编程技术

在我国现有的叶片型测量技术中，还没有办法将毛坯的加工剩余量保持一致。经过近几年的发展，我们只能采用一般的三维测量技术对于毛坯的生产过程进行精准测量，并且选择了高效的能够为计算机采集数据提供一定的便利性的测量方法，最终将余量分布最佳的位置定位基准。

2.2数控技术在应用中出现的问题

从水轮机的建造结构上来看，主要问题有四个。首先，实肋板面板和内龙骨面板焊接问题，采取的方式有两种，点焊接和单面焊接，并且有时候还会出现漏焊的情况，这样不仅会影响水轮机的质量，还会导致意外事故发生。对于这种缺陷，我们应该做到在面板开口达到四毫米以及以上时才开始焊接。我们还有一个焊接的办法就是单面焊接成双面的技术这多使用于实肋面板内龙骨腹板进行焊接的时候，这样不仅可以减少焊接的难度，还可以增大工作效率。第二就是实肋面板和内龙骨腹板衔接的接口处不是很稳和，工作性质不是很科学。并且添加的时间也不同，有的是直接在接口处焊接，有的是添加了其他材料再去焊接，这两种焊接方式都会影响原来焊接接口处的厚度，对此，我们不仅要在焊接处增加厚度，而且还会有一定的尺度小于一百毫米的，均不能参与焊接。这样，在焊接双面的时候我们才能够保证水轮机的质量。第三个主要原因就是纵向的结构部件发生了横向断裂的情况。主要产生原因是纵向部件在衔接处不符合标准。解决方法是我们应该将纵向部件，按照宽度和高度相等的位置进行摆放。第四个，在结构不加中焊接质量不达标的问题。在进行双面焊接时，焊接的厚度不符合标准。我们应该参考国家相关资料进行操作。

2.3水轮机叶片制作的缺陷以及处理方法

在水轮机叶片的制作过程中，我们讨论了制作过程中最容易发生的焊接的问题。焊接不标准或者是焊接错位，都不利用我们工程的进行，焊接使用的原料都会导致叶片的质量，与预想不同。双层内检查工作与焊接工作都是很困难的。这就对我们的技术操作人员有很大的考验。在焊接方面，主要出现的问题有三个，第一个问题是在水轮机的焊接过程中出现漏焊的现象，内底纵骨连接时没有达到标准，对于这种情况，工作人员应该及时解决在设备运行过程中出现的问题，尽早规定出解决方案，保证水轮机叶片的质量。

2.4数控技术应用的重要性

水轮机加工过程中常见的缺陷主要有三个，第一个就是肋骨和横梁接触时发生了连接其他部位的情况，比如说连接了肘板这种情况在建造中小型水轮机的企业中是特别常见的。在水轮机叶片建造过程中，技术人员是对建造叶片设计了一定的图纸的。施工人员应该严格的按照图纸上的比例进行建造。其次是在水轮机叶片的工作过程中。连接处甚至都没有了肘板这种情况的处理方法就是严格按照计划进行施工。对图纸和技术的要求比从前还要大。应该适当的利用单面焊接于双面焊接等方法的转换。在适合的情况下，将两种焊接方法进行灵活运用。提高焊接技术水平，提高叶片制造质量，减少意外事故发生。原计划要求双面进行焊接，而技术人员采取单面连续焊接的方法，这样可能会使工作量减少但是不利于水轮机叶片的制造效果，会使其质量下降。在生产过程中我们也应当对这种行为进行纠正。

结束语

有关于水轮机叶片的加工工艺制作的应用技术所开的研讨会中，对成本管理的阶层出现的问题进行了一一列举。中间商的造价，一些细节上的问题都进行了深刻的讨论，管理力度，施工力度加大。我们总结的结果就是应该从多方面考虑成本、环境给公司利益带来的好处。减少事故的发生就是为公司减少了成本，我们在文中讨论了四轮联动的数控技术在水轮机叶片的加工制作过程中的应用的重要性与必要性。数控技术对于我国水轮机的制作的领域中是比较先进的技术，所以数控技术的应用对于水轮机叶片的加工工艺是具有很大影响力的。

参考文献：

[1]张仁初.浅析数控技术应用的缺陷和几点建议[J].浙江交通职业技术学院学报，2018（03）.

[2]谭健文.水轮机质量缺陷及对策[J].西部交通科技，2017（10）.

[3]陈金余.对水轮机叶片建造常见缺陷及针对性方式处理的分析研究[期刊论文]-中国科技纵横2017（19）