本發明專利技術涉及一種核電站核主泵中葉輪的加工工藝方法，本發明專利技術由2米立車、五軸聯動加工中心、五軸編程軟件UG、加工軟件HyperMILL、后處理模塊RCS、仿真系統VERICUT，加上專用刀桿和刀具設計，經過多次程序優化完成。本發明專利技術的優點是用上述軟件、2米立車、五軸加工中心和工裝刀具，可以在整體鍛件上加工出完整的葉片，不同于傳統的葉片制造采用鑄造或焊接的方法。加工后的表面粗糙度可以達Ra3.2。對葉片表面進行拋光其粗糙度可達Ra0.8以上。葉片的檢測利采用關節臂對葉片的型線進行掃描，掃描后的數據與標準三維模型數據進行比對。經過模擬件及多臺產品件最終檢測結果，表明葉輪的葉片翼型完全符合設計圖紙要求。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及核電站核主泵葉輪的加工工藝。
技術介紹
二代加核主泵中的葉輪是主泵中的最關鍵的部件之一，且是直接影響泵揚程的重要水力部件。目前，二代加核主泵是我國核電站核島中唯一沒有實現國產化的設備。國內現有的葉片加工方法大多是采用單個葉片加工然后逐個焊接到葉輪輪轂上，或是采用整體鑄出的葉輪然后進行打磨，這兩種方法的制造出的葉輪質量不高，前者存在焊接精度不高，焊后變形，存在焊接應力。后者存在鑄造質量也不高，常存在鑄造砂眼、裂紋，打磨葉片困難，難以保證葉片翼型，且兩種方法制造出的葉輪可靠性都難以滿足在核主泵運行壓力17. 16MP、溫度是350°C這種工況下的要求。目前，我國還沒有加工核主泵葉輪的廠家，國外同行加工也采用三坐標加工，加工出的葉片及流道表面粗糙度達Ral2. 5，所以手工打磨占有很大比重。這樣會影響葉輪流道的形狀，影響核主泵的揚程、效率，嚴重時會造成葉輪的空化。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種核主泵葉輪由整體鍛件加工成的工藝方法，適用于核電站核主泵葉輪等關鍵領域要求制造高，應用可靠的部件。本專利技術的技術方案為核主泵葉輪由整體鍛造的鍛件加工而成，葉輪由五個葉片(15)均勻分布在輪轂(16)上，相鄰兩個葉片間構成流道(14)，葉片與輪轂的連接處有過渡圓角(17)并光滑連接，具體工藝步驟為首先利用立式車銑加工機床AC20-1600加工葉輪的外輪廓和內腔，用五軸編程軟件(UG)進行車序的編程，將編好的程序輸入到立式車統加工機床AC20-1600,在立式車銑加工機床AC20-1600上利用準備好的非標加長刀桿I及相關數控刀具，對葉輪的進水端及內腔的進行粗車、半精車、精車與胎體5配合的凹止口，然后利用車削專用工裝進行葉輪的出水端粗車、半精車、精車與底座(7 )配合的凸止口，最后用車削專用工裝及車肖IJ內腔加工時所用的非標加長刀桿(I)進行葉輪的進水端及內腔的半精車、精車加工，其中葉輪外圓半精車，葉輪的形狀將從鍛件圖的形狀加工到無葉片時的葉輪外輪廓形狀，葉輪車序主要步驟如下用Rl. 2外圓車刀粗加工葉片上緣，單邊余量為Imm ;用Rl. 2內圓車刀及非標加長刀桿粗加工內腔，單邊余量為Imm;用R4R型刀片，粗加工內腔凹腔部分，單邊余量為2mm ;用R4R型刀片，半精加工內腔凹腔，余量為O. 5mm ;用R0. 8外圓車刀，粗加工葉輪下緣，單邊余量為Imm ;用R4端面槽刀加工端面環槽,單側余量為Imm ；其次，利用五軸編程軟件(HyperMILL)，按葉輪三維圖進行葉片的獨立開發編程，因原程序不能很好的滿足葉輪的要求，同時進行專用刀桿與刀具的設計與選用，具體工藝步驟為第一步是直徑100mm，長度200mm的五齒的粗加工用的銑刀，粗銑出一個流道每齒進給量1. 4mm,由于切削量較大，在開始進行粗切削的時候需要設計強度大的刀柄，第二步是使用直徑84mm，長度300mm的五齒粗加工用的銑刀對流道進行深加工，要切削到輪轂面必須必須增長刀柄，因機床刀具有重量要求，所以要設計既有一定剛度又要重量輕的刀柄，第三步是直徑42mm，長度345mm粗、精加工用的四齒銑刀加工葉片的曲面，刀具直徑變小齒數變少，轉速需提高，垂直步距為1. 5mm每齒進給量1. 6mm，第四步是錐形刀柄長270mm的四齒球頭銑刀加工葉片圓角，每齒進給為O. 1mm，第五步是錐形刀柄長320mm的6齒球頭刀，加工葉輪的葉片，每齒進給量為O. 2mm。按這種方法循環加工每個葉片，即加工出完整的葉輪；第三，利用轉速18000轉每分的氣動磨機，分別安裝上千葉輪、纖維碟、纖維輪、羊毛碟對葉片翼型進行手工拋光，拋光只使表面達到更好的效果，表面粗糙度可以達到RaO. 8以上，拋光不改變葉片的形狀和尺寸，只是拋光掉精加工時預留的O.1mm左右余量，然后使用AC20-1600立式車銑加工機床精車葉片外圓及其它留量部位，最終用關節臂對葉片的翼型進行掃描，與已設計好的模型進行輪廓線對比。本專利技術的優點及技術效果是利用五軸編程軟件(HyperMILL)，按葉輪三維圖進行葉片編程的獨立開發，在STC1000五軸聯動加工中心的設備，配上設計的專用工裝、刀桿刀具，可以在整體鍛件上加工出完整的葉片，不同于傳統的葉片制造采用鑄造或焊接的方法。國外的幾個掌握二代加主泵制造技術的廠家也采用整體鍛件直接加工出葉片的方法制造葉輪，但他們加工的葉輪的表面粗糙度很差，加工后需要很長時間的打磨來降低表面粗糙度，這種打磨要憑經驗，打磨很容易產生葉片輪廓線的改變，造成超差，對水力曲線產生影響，我們加工的葉片表面只需要拋光即可，不會對葉片輪廓線產生影響。而且我們所采用 的方法提高了葉輪的加工效率，加工質量也優于國外同行，可大大提高制造精度。加工后的表面粗糙度可以達到Ra3. 2，加工后只對葉片表面進行拋光，葉輪粗糙度可達到RaO. 8以上。葉片的檢測利用德國制造的關節臂對葉片的型線進行掃描，掃描后與三維模型對比。測量結果見圖8葉輪掃描百分比偏差和圖9葉輪掃描百分比偏差數據，測量球頭的半徑為3mm,即X軸3mm實際偏差為0，90%的偏差集中在O. 2(Γθ. 35mm之間，這主要是留的拋光余量，按設計圖紙要求的葉片偏差為(TO. 30mm，實際的加工結果是滿足加工工藝要求的，經過拋光后的葉輪是符合設計要求的。部分偏差在O. WO. 60mm之間在模型對比顯示是葉片外圓的工藝精車留量。經過模擬件及多臺產品件最終檢測結果的對比，表明葉輪的葉片翼型完全否符合設計圖紙要求。本專利技術的意義將大大推動核主泵的國產化進程。當前，葉輪的加工制造技術一直為發達國家壟斷，本專利技術將打破這個僵局，實現葉輪制造的國產化，葉輪加工制造的國產化為核電站的心臟——主泵制造的國產化提供保障。附圖說明圖1葉輪鍛件2車削內腔加工時所用的非標加長刀桿圖3葉輪的出水端車削專用工裝圖4葉輪主視5葉輪俯視6銑削及精車專用工裝使用示意7葉輪最終產品三維8葉輪掃描百分比偏差圖9葉輪掃描百分比偏差數據具體實施例方式一種核電站核主泵葉輪的機械加工工藝方法，核主泵葉輪由整體鍛造的鍛件如圖1所示，加工而成，葉輪由五個葉片15均勻分布在輪轂16上，相鄰兩個葉片間構成流道14，葉片與輪轂的連接處有過渡圓角17并光滑連接，加工完成后的圖形如圖4、與圖5所示，其三維圖如圖7所示。具體工藝步驟為首先利用AC20-1600立式車銑加工機床加工葉輪的外輪廓和內腔。用五軸編程軟件(UG)進行車序的編程,將編好的程序輸入到AC20-1600立式車銑加工機床，如圖2所示在AC20-1600立式車銑加工機床上利用準備好的非標加長刀桿I及相關數控刀具，對葉輪的進水端及內腔的進行粗車、半精車、精車與胎體5配合的凹止口 ；如圖3所示然后利用車削專用工裝進行葉輪的出水端粗車、半精車、精車與底座7配合的凸止口 ；如圖5所示最后用車削專用工裝及車削內腔加工時所用的非標加長刀桿I進行葉輪的進水端及內腔的半精車、精車加工，其中葉輪外圓半精車。葉輪的形狀將從圖1的鍛件圖的形狀加工到圖4中無葉片時的葉輪外輪廓形狀。葉輪車序主要步驟如下用Rl. 2外圓車刀粗加工葉片上緣，單邊余量為Imm ;用Rl. 2內圓車刀及非標加長刀桿粗加工內腔，單邊余量為Imm ;用R4R型刀片，粗加工內腔凹腔部分，單邊本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種核電站核主泵葉輪的加工工藝方法，其特征是：核主泵葉輪由整體鍛造的鍛件加工而成，葉輪由五個葉片（15）均勻分布在輪轂（16）上，相鄰兩個葉片間構成流道（14），葉片與輪轂的連接處有過渡圓角（17）并光滑連接，具體工藝步驟為：首先利用立式車銑加工機床AC20?1600加工葉輪的外輪廓和內腔，用五軸編程軟件（UG）進行車序的編程，將編好的程序輸入到立式車銑加工機床AC20?1600，在立式車銑加工機床AC20?1600上利用準備好的非標加長刀桿1及相關數控刀具，對葉輪的進水端及內腔的進行粗車、半精車、精車與胎體5配合的凹止口，然后利用車削專用工裝進行葉輪的出水端粗車、半精車、精車與底座（7）配合的凸止口，最后用車削專用工裝及車削內腔加工時所用的非標加長刀桿（1）進行葉輪的進水端及內腔的半精車、精車加工，其中葉輪外圓半精車，葉輪的形狀將從鍛件圖的形狀加工到無葉片時的葉輪外輪廓形狀，葉輪車序主要步驟如下：用R1.2外圓車刀粗加工葉片上緣，單邊余量為1mm；用R1.2內圓車刀及非標加長刀桿粗加工內腔，單邊余量為1mm；用R4R型刀片，粗加工內腔凹腔部分，單邊余量為2mm；用R4R型刀片，半精加工內腔凹腔，余量為0.5mm；用R0.8外圓車刀，粗加工葉輪下緣，單邊余量為1mm；用R4端面槽刀加工端面環槽，單側余量為1mm；其次，利用五軸編程軟件(HyperMILL)，按葉輪三維圖進行葉 片的獨立開發編程，因原程序不能很好的滿足葉輪的要求，同時進行專用刀桿與刀具的設計與選用，具體工藝步驟為：第一步是直徑100mm,長度200mm的五齒的粗加工用的銑刀，粗銑出一個流道每齒進給量1.4mm，由于切削量較大，在開始進行粗切削的時候需要設計強度大的刀柄，第二步是使用直徑84mm，長度300mm的五齒粗加工用的銑刀對流道進行深加工，要切削到輪轂面必須必須增長刀柄，因機床刀具有重量要求，所以要設計既有一定剛度又要重量輕的刀柄，第三步是直徑42mm,長度345mm粗、精加工用的四齒銑刀加工葉片的曲面，刀具直徑變小齒數變少，轉速需提高，垂直步距為1.5mm每齒進給量1.6mm，第四步是錐形刀柄長270mm的四齒球頭銑刀加工葉片圓角，每齒進給為0.1mm，第五步是錐形刀柄長320mm的6齒球頭刀，加工葉輪的葉片，每齒進給量為0.2mm。按這種方法循環加工每個葉片，即加工出完整的葉輪；第三，利用轉速18000轉每分的氣動磨機，分別安裝上千葉輪、纖維碟、纖維輪、羊毛碟對葉片翼型進行手工拋光，拋光只使表面達到更好的效果，表面粗糙度可以達到Ra0.8以上，拋光不改變葉片的形狀和尺寸，只是拋光掉精加工時預留的0.1mm左右余量,然后使用AC20?1600立式車銑加工機床精車葉片外圓及其它留量部位，最終用關節臂對葉片的翼型進行掃描，與已設計好的模型進行輪廓線對 比。...
【技術特征摘要】
1.一種核電站核主泵葉輪的加工工藝方法，其特征是核主泵葉輪由整體鍛造的鍛件加工而成，葉輪由五個葉片(15)均勻分布在輪轂(16)上，相鄰兩個葉片間構成流道(14)， 葉片與輪轂的連接處有過渡圓角(17)并光滑連接，具體工藝步驟為首先利用立式車銑加工機床AC20-1600加工葉輪的外輪廓和內腔，用五軸編程軟件(UG)進行車序的編程，將編好的程序輸入到立式車銑加工機床AC20-1600，在立式車銑加工機床AC20-1600上利用準備好的非標加長刀桿I及相關數控刀具，對葉輪的進水端及內腔的進行粗車、半精車、精車與胎體5配合的凹止口，然后利用車削專用工裝進行葉輪的出水端粗車、半精車、精車與底座(7)配合的凸止口，最后用車削專用工裝及車削內腔加工時所用的非標加長刀桿(I)進行葉輪的進水端及內腔的半精車、精車加工，其中葉輪外圓半精車，葉輪的形狀將從鍛件圖的形狀加工到無葉片時的葉輪外輪廓形狀，葉輪車序主要步驟如下用Rl. 2外圓車刀粗加工葉片上緣，單邊余量為Imm;用Rl. 2內圓車刀及非標加長刀桿粗加工內腔，單邊余量為 Imm ;用R4R型刀片，粗加工內腔凹腔部分，單邊余量為2mm ;用R4R型刀片，半精加工內腔凹腔，余量為O. 5mm ;用RO. 8外圓車刀，粗加工葉輪下緣，單邊余量為Imm ;用R4端面槽刀加工端面環槽，單側余量為Imm;其次，利用五軸編程軟件(HyperMILL)，按葉輪三維圖進行葉片的獨立開發編程，因原程序不能很好的滿足葉輪的要求，同時進行專用刀桿與刀具的設計與選用，具體工藝步驟為第一步是直徑100mm，長度200mm的五齒的粗加工用的銑刀，粗銑出一個流道每齒進給量1. 4mm,由于切削量較大，在開始進行粗切削的時候需要設計強度大的刀柄，第二步是使用直徑84mm，長度300mm的五齒粗加工用的銑刀對流道進行深加工，要切削到輪轂面必須必須增長刀柄，因機床刀具有重量要求，所以要設計既有一定剛度又要重量輕的刀柄，第三步是直徑42mm，長度345mm粗、精加工用的四齒銑刀加工葉片的曲面，刀具直徑變小齒數變少，轉速需提高，垂直步距為1. 5mm每齒進給量1. 6mm，第四步是錐形刀柄長270mm的四齒球頭銑刀加工葉片圓角，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊立峰，王文彬，李穎奇，張韻曾，蔡龍，趙環宇，
申請(專利權)人：哈爾濱電氣動力裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：
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