CN108115357A - 一种大型水轮机叶片的在线加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种大型水轮机叶片的在线加工方法，根据水轮机叶片具体的型线和加工机床具体的加工范围及加工宽度和高度，将叶片在计算机内采用大型三坐标检测机对水轮机叶片毛坯进行三维坐标检测，运用扫描仪对叶片毛坯进行点云采集；之后设计专用工装并与叶片进行刚性连接，确保加工系统刚性，加工系统坐标原点设置到工装拐角处，并使之与加工程序原点相同；计算机对叶片毛坯的三维坐标数据和点云数据处理后生成叶片实体毛坯的计算机模型；基于叶片实体毛坯的计算机模型对巨型水轮机叶片的毛坯实体通过数控编程进行粗加工，规划刀位轨迹，并进行机床模拟切削仿真。本发明可进行灵活的预处理；刀位轨迹空刀较少，加工效率高；刀位可靠，减少了质量事故。
Description
技术领域
本发明属于水轮机叶片制造技术领域，具体地是涉及一种大型水轮机叶片的在线加工方法。
背景技术
水轮机是水力发电的原动机，水轮机转轮叶片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。
目前通用的水轮机叶片加工的做法是通过测量叶片的壁厚与加工前的留量对比来保证加工型线的正确性，这种方法由于检测设备的误差等原因，测量出的误差较大，不能很准确地反映出叶片型线的加工误差，也不能发现整个加工过程中叶片位置是否发生了变动；另外检测的过程较为繁琐，不利于生产效率的提高。
发明内容
本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种大型水轮机叶片的在线加工方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明一种大型水轮机叶片的在线加工方法，其特征在于：所述的加工方法包括如下步骤。
（1）根据水轮机叶片具体的型线和加工机床具体的加工范围及加工宽度和高度，将叶片在计算机内采用大型三坐标检测机对水轮机叶片毛坯进行三维坐标检测，运用扫描仪对叶片毛坯进行点云采集。
（2）之后设计专用的工装并与叶片进行刚性连接，确保加工系统刚性，加工系统坐标原点设置到工装的拐角处，并使之与加工程序原点相同；计算机对叶片毛坯的三维坐标数据和点云数据处理后生成叶片实体毛坯的计算机模型。
（3）基于步骤（2） 中得到的叶片实体毛坯的计算机模型对巨型水轮机叶片的毛坯实体通过数控编程进行粗加工，规划刀位轨迹，并进行机床模拟切削仿真；再基于粗加工过程的残留毛坯实体对叶片进行精加工，规划刀位轨迹，并进行机床模拟切削仿真。
作为本发明的一种优选方案，根据步骤（3）利用机床在叶片的加工表面检验3～5个点并记录每个点的坐标值，将每个坐标值导入3D模型中可以得到检测点，此时我们经过测量该检测点与3D模型间的垂直距离就可以判断出该点的加工余量，如果为正值表示未加工到量，相反则表示加工过量。
作为本发明的另一种优选方案，在所述3D中测量的加工余量数值与理论加工余量大于2mm，说明整个工件系统可能发生了移动，需要重新对工件进行定位装卡。
作为本发明的另一种优选方案，所述步骤（3）中，精加工以粗加工留下的残留材料为毛坯，设置最小材料去除量、切削深度、加工余量参数，设置叶片中部平坦区域的刀位处理方法按残留高度法进行，叶片其余区域采用等高轮廓铣生成刀位轨迹。
与现有技术相比，本发明有益效果是。
本发明所公开的一种大型水轮机叶片的在线加工方法，通过上述的3个步骤，可得到准确的数控加工用毛坯实体计算机模型，对毛坯实体可进行灵活的预处理；刀位轨迹空刀较少，加工效率高；刀位可靠，减少了质量事故；机床切削状况好，有效利用率高简单独特、较好地监控叶片加工过程中位置是否发生了变化并可以准确地检测加工后叶片型线的正确性、达到有效控制质量的目的一种水轮机叶片的在线加工方法。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一种水轮机转轮的性能测试实验台，所述的加工方法包括如下步骤。
（1）根据水轮机叶片具体的型线和加工机床具体的加工范围及加工宽度和高度，将叶片在计算机内采用大型三坐标检测机对水轮机叶片毛坯进行三维坐标检测，运用扫描仪对叶片毛坯进行点云采集。
（2）之后设计专用的工装并与叶片进行刚性连接，确保加工系统刚性，加工系统坐标原点设置到工装的拐角处，并使之与加工程序原点相同；计算机对叶片毛坯的三维坐标数据和点云数据处理后生成叶片实体毛坯的计算机模型。
（3）基于步骤（2） 中得到的叶片实体毛坯的计算机模型对巨型水轮机叶片的毛坯实体通过数控编程进行粗加工，规划刀位轨迹，并进行机床模拟切削仿真；再基于粗加工过程的残留毛坯实体对叶片进行精加工，规划刀位轨迹，并进行机床模拟切削仿真。
作为本发明的一种优选方案，根据步骤（3）利用机床在叶片的加工表面检验3~5个点并记录每个点的坐标值，将每个坐标值导入3D模型中可以得到检测点，此时我们经过测量该检测点与3D模型间的垂直距离就可以判断出该点的加工余量，如果为正值表示未加工到量，相反则表示加工过量。
所述加工时留有0.4mm左右的修磨余量；所述专用的工装是由底板和其上的半封闭的随形立板组焊而成；所述随形立板与所测量的叶片的形状相似。
作为本发明的另一种优选方案，在所述3D中测量的加工余量数值与理论加工余量大于2mm，说明整个工件系统可能发生了移动，需要重新对工件进行定位装卡。
作为本发明的另一种优选方案，所述步骤（3）中，精加工以粗加工留下的残留材料为毛坯，设置最小材料去除量、切削深度、加工余量参数，设置叶片中部平坦区域的刀位处理方法按残留高度法进行，叶片其余区域采用等高轮廓铣生成刀位轨迹。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种大型水轮机叶片的在线加工方法，所述的加工方法包括如下步骤：
（1）根据水轮机叶片具体的型线和加工机床具体的加工范围及加工宽度和高度，将叶片在计算机内采用大型三坐标检测机对水轮机叶片毛坯进行三维坐标检测，运用扫描仪对叶片毛坯进行点云采集；
（2）之后设计专用的工装并与叶片进行刚性连接，确保加工系统刚性，加工系统坐标原点设置到工装的拐角处，并使之与加工程序原点相同；计算机对叶片毛坯的三维坐标数据和点云数据处理后生成叶片实体毛坯的计算机模型；
（3）基于步骤（2） 中得到的叶片实体毛坯的计算机模型对巨型水轮机叶片的毛坯实体通过数控编程进行粗加工，规划刀位轨迹，并进行机床模拟切削仿真；再基于粗加工过程的残留毛坯实体对叶片进行精加工，规划刀位轨迹，并进行机床模拟切削仿真。
2.根据权利要求1所述的一种大型水轮机叶片的在线加工方法，其特征在于：根据步骤（3）利用机床在叶片的加工表面检验3～5个点并记录每个点的坐标值，将每个坐标值导入3D模型中可以得到检测点，此时我们经过测量该检测点与3D模型间的垂直距离就可以判断出该点的加工余量，如果为正值表示未加工到量，相反则表示加工过量。
3.根据权利要求2所述的一种大型水轮机叶片的在线加工方法，其特征在于：在所述3D中测量的加工余量数值与理论加工余量大于2mm，说明整个工件系统可能发生了移动，需要重新对工件进行定位装卡。
4.根据权利要求1所述的一种大型水轮机叶片的在线加工方法，其特征在于：所述步骤（3）中，精加工以粗加工留下的残留材料为毛坯，设置最小材料去除量、切削深度、加工余量参数，设置叶片中部平坦区域的刀位处理方法按残留高度法进行，叶片其余区域采用等高轮廓铣生成刀位轨迹。
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