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摘要：混流式水轮机的叶片由于曲率较大，曲面的不规则，在传统的加工方法中一般都会存在着各种各样的问题，导致质量不合格。数控技术的出现，将混流式水轮机叶片的加工变的科学化、简单化、精确化。本文通过对混流式水轮机叶片加工的难点开始，结合数控机床的工作特点，来论述混流式水轮机叶片数控加工的主要工艺及技术优点。
关键词：数控机床；水轮机叶片；技术难点
引言：
传统的混流式水轮机叶片的数控加工技术是人工进行磨造，不仅工作效率低，而且由于人力上的误差，成品质量很难得到保证。而随着科学技术的提高，数控机床的研究力度加大，数控技术在混流式水轮机叶片的加工上显示出了出色的水平。随着时代及自动化技术的逐步提高，叶片加工数控技术已经逐渐趋于完善。
一、数控加工之前进行叶片三维建模
对于混流式水轮机叶片的加工技术，其技术难点是叶片位置的固定及夹紧。由于水轮机叶片的曲面不是规则的，且弯曲度变化很大，所以传统的木质模具存在着很多缺点（各断面之间的光滑度、精度、尺寸的误差），这些都会影响最后的叶片制造质量。所以综合考虑以上原因后，在制造水轮机叶片之前，我们根据现在的科学技术，进行软件绘图制作，构建一个光滑的叶片三维实体模型，这就在前期为数控加工技术提供了坚实的科学理论基础。
二、混流式水轮机叶片数控加工技术
1.数控加工技术加工叶片的步骤流程
数控加工的一般步骤分为：毛坯的制造；毛坯三维型面测量；设定安装装置并计算型面加工余量；刀位的计算及木模数据转换；仿真加工刀位干涉检查；后置处理生成NC加工程序；叶片装夹与定位；铣型面、进出水边及周围；修模抛光及型面测量检查。
（1）加工方式的确定
对于加工方式的选择，不同的数控机床提供的铣削方式不同，以下介绍两种：
第一，端铣，对于端铣的方式来说，更适合用于叶片的正面和背面，因为这种切削方式的切削效率很高，但是铣刀的直径不可以太大，否则如果遇到大曲面的情况下就要加大刀具后角，这样会同时降低加工效率。
第二，侧铣，对于侧铣的方式来说，更适用于叶片的出进水面侧的铣削，因为主要考虑的是刀具的干涉，在不发生干涉的情况下，端铣方式最好，加工效率最高。
（2）走刀路线的确定
一般分为纵向走刀和横向走刀，这是根据数控机床编制的沿曲面的参数线制定的，走刀的方向一般选择自下而上。
（3）加工误差
在数控机床对叶片加工处理完成之后，进行精度处理，要磨掉上面加工的刀痕来减小叶片德尔粗糙度，要数控机床的外容差的设置。一般分为纵向走刀误差和横向走刀误差，对于纵向走刀误差，一般的数控机床都可以进行设定，为了提高机床的工作效率，误差的选择不应该太小。
（4）叶片的延拓及加工余量的切除
由于数控机床加工过程中无论是端铣还是侧铣，都需要对曲面进行延拓，对于未知规定不是特别严格，可以直接选择沿轨道的切向方向加一刀位即可。
加工余量切除也分为两种，每一种都有其特殊点，等距面加工方式加工效率较低，要频繁编制加工程序，但是切削深度和状态好。而平移面加工余量方式正好相反切削深度不均匀，但一个程序可以多次进刀，加工余量要结合曲面片的形式来选择加工方式。
（5）叶片的翻面找正
要使加工完成的叶面正面和背面不发生错位，要对其进行找正，首先找出正定位块，然后在上面设立定位孔，然后反铣孔背平面并记录圆心点坐标，这就完成了对理论定位面的确定。然后确定实际定位面使二者重合，完成翻面找正工作。这样能够大大提高叶片的最终质量和精准度。
2. 数控加工技术的技术分析
对于混流式水轮机叶片的加工技术其特点要从模型的尺寸、加工精度、基准等方面综合考虑。
首先数控加工要涉及到对数据的编制，对于叶片模型尺寸要进行定位和数据确定。加工程序的运行是根据制定的坐标点来进行定位的，所以在其几何关系上要极其明确；虽然数控机床的精准度很高，但是由于水轮机叶面的不规则性，加工过程中由于受到压力等影响，容易造成此面的厚度不均匀，使表面粗糙，达不到光滑叶面的要求。所以，对于厚底极小的地方应重点关注；叶片加工要将定位基准设置统一，保证参数相同，使加工出来的叶片合规；在加工过程中，如果叶片变形，对后期的叶片质量会有很大影响，在相应的过程中要进行合理的技术防御措施。
3. 对叶片的加工
从水轮机的叶面我们可以知道对于其加工的主要内容分为：叶片的断面、叶面的坡口、头部和尾部等。
（1）叶片断面加工是通过盘铣刀进行主要操作流程的，而整个操作模式又分为两个部分，粗铣和精铣，这两道工序都是完成断面加工的难点部分。在粗铣工序中为了将加工工作效率达到最大，应尽最大程度适合的增加排刀间的距离，然后进行冷却液添加。为了防止发生叶片形变情况，采取有效措施释放叶面受到的应力也是叶片断面加工时要注意的关键问题。
（2）对于坡口处的加工，要充分考虑数控车床的情况，结合实际情况制定适合加工方案确定数据的编制。如果在数控车床的铣头转角容许，可以在一定范围适当增加走刀量，争取一次性完成。完成后的坡口为之后的一系列步骤包括转轮安装提供了便利条件，使整个安装机组的精确度有很大提高。
（3）在头尾部加工时，关键点就是保证叶面的几何形曲面，由于曲面在加工时都是有直线段一点点构成的，这样的加工过程很漫长，工作效率低，并且如果对精度要求大，所付出的时间就要更多，从而降低工作效率。这时可以考虑用按照包络线加工，這样加工后形成的曲面再经过修磨处理精度很高，且工作效率也有提升。
结语：
通过以上知识的了解，我们知道混流式水轮机的叶片数控加工工艺具有很高的精确度与高效性。与传统的人工打磨成型的叶片不仅在效率上有很大的提升，在质量上也更胜一筹。这种高质量的产品不仅为之后的转轮焊接提供了便利，也能保障整个机组的整体性能。
参考文献：
[1]吴磊.轴流式叶片多轴数控加工技术研究与参数优化[D].昆明理工大学，2015；
[2]董宜荣.叶片多轴数控加工技术研究[D].沈阳工业大学，2015.
关键词：数控机床；水轮机叶片；技术难点
引言：
传统的混流式水轮机叶片的数控加工技术是人工进行磨造，不仅工作效率低，而且由于人力上的误差，成品质量很难得到保证。而随着科学技术的提高，数控机床的研究力度加大，数控技术在混流式水轮机叶片的加工上显示出了出色的水平。随着时代及自动化技术的逐步提高，叶片加工数控技术已经逐渐趋于完善。
一、数控加工之前进行叶片三维建模
对于混流式水轮机叶片的加工技术，其技术难点是叶片位置的固定及夹紧。由于水轮机叶片的曲面不是规则的，且弯曲度变化很大，所以传统的木质模具存在着很多缺点（各断面之间的光滑度、精度、尺寸的误差），这些都会影响最后的叶片制造质量。所以综合考虑以上原因后，在制造水轮机叶片之前，我们根据现在的科学技术，进行软件绘图制作，构建一个光滑的叶片三维实体模型，这就在前期为数控加工技术提供了坚实的科学理论基础。
二、混流式水轮机叶片数控加工技术
1.数控加工技术加工叶片的步骤流程
数控加工的一般步骤分为：毛坯的制造；毛坯三维型面测量；设定安装装置并计算型面加工余量；刀位的计算及木模数据转换；仿真加工刀位干涉检查；后置处理生成NC加工程序；叶片装夹与定位；铣型面、进出水边及周围；修模抛光及型面测量检查。
（1）加工方式的确定
对于加工方式的选择，不同的数控机床提供的铣削方式不同，以下介绍两种：
第一，端铣，对于端铣的方式来说，更适合用于叶片的正面和背面，因为这种切削方式的切削效率很高，但是铣刀的直径不可以太大，否则如果遇到大曲面的情况下就要加大刀具后角，这样会同时降低加工效率。
第二，侧铣，对于侧铣的方式来说，更适用于叶片的出进水面侧的铣削，因为主要考虑的是刀具的干涉，在不发生干涉的情况下，端铣方式最好，加工效率最高。
（2）走刀路线的确定
一般分为纵向走刀和横向走刀，这是根据数控机床编制的沿曲面的参数线制定的，走刀的方向一般选择自下而上。
（3）加工误差
在数控机床对叶片加工处理完成之后，进行精度处理，要磨掉上面加工的刀痕来减小叶片德尔粗糙度，要数控机床的外容差的设置。一般分为纵向走刀误差和横向走刀误差，对于纵向走刀误差，一般的数控机床都可以进行设定，为了提高机床的工作效率，误差的选择不应该太小。
（4）叶片的延拓及加工余量的切除
由于数控机床加工过程中无论是端铣还是侧铣，都需要对曲面进行延拓，对于未知规定不是特别严格，可以直接选择沿轨道的切向方向加一刀位即可。
加工余量切除也分为两种，每一种都有其特殊点，等距面加工方式加工效率较低，要频繁编制加工程序，但是切削深度和状态好。而平移面加工余量方式正好相反切削深度不均匀，但一个程序可以多次进刀，加工余量要结合曲面片的形式来选择加工方式。
（5）叶片的翻面找正
要使加工完成的叶面正面和背面不发生错位，要对其进行找正，首先找出正定位块，然后在上面设立定位孔，然后反铣孔背平面并记录圆心点坐标，这就完成了对理论定位面的确定。然后确定实际定位面使二者重合，完成翻面找正工作。这样能够大大提高叶片的最终质量和精准度。
2. 数控加工技术的技术分析
对于混流式水轮机叶片的加工技术其特点要从模型的尺寸、加工精度、基准等方面综合考虑。
首先数控加工要涉及到对数据的编制，对于叶片模型尺寸要进行定位和数据确定。加工程序的运行是根据制定的坐标点来进行定位的，所以在其几何关系上要极其明确；虽然数控机床的精准度很高，但是由于水轮机叶面的不规则性，加工过程中由于受到压力等影响，容易造成此面的厚度不均匀，使表面粗糙，达不到光滑叶面的要求。所以，对于厚底极小的地方应重点关注；叶片加工要将定位基准设置统一，保证参数相同，使加工出来的叶片合规；在加工过程中，如果叶片变形，对后期的叶片质量会有很大影响，在相应的过程中要进行合理的技术防御措施。
3. 对叶片的加工
从水轮机的叶面我们可以知道对于其加工的主要内容分为：叶片的断面、叶面的坡口、头部和尾部等。
（1）叶片断面加工是通过盘铣刀进行主要操作流程的，而整个操作模式又分为两个部分，粗铣和精铣，这两道工序都是完成断面加工的难点部分。在粗铣工序中为了将加工工作效率达到最大，应尽最大程度适合的增加排刀间的距离，然后进行冷却液添加。为了防止发生叶片形变情况，采取有效措施释放叶面受到的应力也是叶片断面加工时要注意的关键问题。
（2）对于坡口处的加工，要充分考虑数控车床的情况，结合实际情况制定适合加工方案确定数据的编制。如果在数控车床的铣头转角容许，可以在一定范围适当增加走刀量，争取一次性完成。完成后的坡口为之后的一系列步骤包括转轮安装提供了便利条件，使整个安装机组的精确度有很大提高。
（3）在头尾部加工时，关键点就是保证叶面的几何形曲面，由于曲面在加工时都是有直线段一点点构成的，这样的加工过程很漫长，工作效率低，并且如果对精度要求大，所付出的时间就要更多，从而降低工作效率。这时可以考虑用按照包络线加工，這样加工后形成的曲面再经过修磨处理精度很高，且工作效率也有提升。
结语：
通过以上知识的了解，我们知道混流式水轮机的叶片数控加工工艺具有很高的精确度与高效性。与传统的人工打磨成型的叶片不仅在效率上有很大的提升，在质量上也更胜一筹。这种高质量的产品不仅为之后的转轮焊接提供了便利，也能保障整个机组的整体性能。
参考文献：
[1]吴磊.轴流式叶片多轴数控加工技术研究与参数优化[D].昆明理工大学，2015；
[2]董宜荣.叶片多轴数控加工技术研究[D].沈阳工业大学，2015.