水輪發(fā)電機(jī)組是最為關(guān)鍵的過流部件-轉(zhuǎn)輪漿葉，其作用是將水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。因此，它是整個(gè)機(jī)組機(jī)電能量交換的核心部件。質(zhì)量的好壞，直接影響機(jī)組內(nèi)部的流態(tài)、水力效率、穩(wěn)定性以及氣蝕等重要性能。所以，能否加工出高質(zhì)量、高精度槳葉，對整機(jī)的運(yùn)行而言，具有舉足輕重的意義。

　　然而，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪槳葉具有形狀復(fù)雜、曲面非規(guī)則以及曲率變化大等特點(diǎn)。這就決定了生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，同時(shí)也加大了產(chǎn)品的生產(chǎn)難度。傳統(tǒng)的加工方法，是采用模壓毛坯，再人工鏟磨成型。這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且精度較低，變形量大。因此，采用數(shù)控技術(shù)的加工方法，有利于彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝的不足，生產(chǎn)出高質(zhì)量的葉片。

1、 槳葉三維模型的構(gòu)建

　　傳統(tǒng)的槳葉設(shè)計(jì)加工步驟，主要是依靠葉片斷面的木模圖進(jìn)行放樣。而木模圖也存在著相應(yīng)的弊端，比如葉片各斷面之間的光滑搭接、精度的偏差以及尺寸的誤差等都無法得到保證。故針對這些不足，以葉片斷面型線圖尺寸為基礎(chǔ)，利用繪圖軟件，構(gòu)建光滑的槳葉三維實(shí)體模型，為后續(xù)采取數(shù)控加工生產(chǎn)工藝的奠定理論基礎(chǔ)。本文以某電站混流式機(jī)組為例，根據(jù)相應(yīng)參數(shù)，構(gòu)建葉片模型[2]（如圖1~圖2 所示）。

2 、數(shù)控加工技術(shù)

　　2.1 槳葉數(shù)控加工工藝流程

　　槳葉數(shù)控加工工藝流程如圖3 所示。

　　2.2 數(shù)控加工工藝分析

　　葉片的工藝性是指根據(jù)產(chǎn)品加工的特點(diǎn)，從尺寸、精度、基準(zhǔn)、變形等方面進(jìn)行探討。

　　2.2.1 模型尺寸的正確標(biāo)注

　　數(shù)控加工，需要對模型進(jìn)行尺寸定位和程序的編制。加工程序通常是以準(zhǔn)確的坐標(biāo)點(diǎn)來定位的。因此，葉片斷面的幾何關(guān)系（如相切、垂直等）應(yīng)該有明確的定義。幾何元素之間的條件要充分，保證沒有出現(xiàn)封閉尺寸等問題。

　　2.2.2 加工精度的保證

　　數(shù)控車床雖然具有很高的加工精度。然而，由于葉片形狀復(fù)雜，往往存在厚度非常單薄的部分，而加工時(shí)由于受到切削拉力和單薄鋼板的彈性等因素影響，容易發(fā)生切削面的振動(dòng)，使得該部分厚度尺寸的公差不易保證在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，導(dǎo)致表面的粗糙度隨之增加。因此，對于對于厚度小于3mm 的部分，應(yīng)給與充分重視。

　　2.2.3 保證基準(zhǔn)統(tǒng)一原則

　　槳葉加工的過程中，采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位，專門設(shè)置工藝孔作為定位基準(zhǔn)。

　　2.2.4 分析葉片的變形情況

　　葉片在加工時(shí)的變形，直接影響加工質(zhì)量，而且若產(chǎn)生了較大的變形量時(shí)，會(huì)對機(jī)組的裝配、以及后期運(yùn)行中的效率，噪音等產(chǎn)生很大的影響。因此，在加工過程中，應(yīng)該考慮采取一些相應(yīng)的工藝措施（如誤差補(bǔ)償技術(shù)）進(jìn)行預(yù)防。

　　2.3 葉片的加工

　　槳葉的加工內(nèi)容主要有：（1）斷面；（2）坡口；（3）頭尾部；（4）數(shù)控打標(biāo)記。斷面的加工主要采用盤銑刀。由粗銑和精銑兩道工序構(gòu)成。在粗銑工序的時(shí)候，應(yīng)該加大排刀之間的距離，再添加冷卻液，以此來提高加工效率。與此同時(shí)，采取合理的措施將葉片上的應(yīng)力得到充分釋放，以防止加工后出現(xiàn)的再變形問題。

　　坡口加工過程中，數(shù)控車床的銑頭轉(zhuǎn)角容許的條件下，可以適當(dāng)加大走刀量，一次成形。數(shù)控技術(shù)加工出來的坡口，為后續(xù)轉(zhuǎn)輪的裝配提供了便利，使得機(jī)組的安裝精度較高，而且坡口的焊量比較均勻。頭尾部加工工序中，關(guān)鍵的要點(diǎn)在于幾何形狀的保證。曲面成型是由加工中的直線段構(gòu)成且無限地接近。而在加工過程中，若為追求高精度繼而無限地去細(xì)化直線段，必然會(huì)增加加工的時(shí)間、降低效率。因此，

　　可采用棒銑刀按照包絡(luò)線加工，加工出成型表面，再按照樣板修磨。經(jīng)過數(shù)控加工的工藝流程，加工出了符合要求的葉片，并將轉(zhuǎn)輪順利裝配完畢如圖4 所示。

    3 、結(jié)論

　　混流式水輪機(jī)槳葉的數(shù)控加工工藝具有高效、準(zhǔn)確、規(guī)范等特點(diǎn)。加工出的葉片較之傳統(tǒng)的人工打磨，有了質(zhì)的提高。為后續(xù)轉(zhuǎn)輪的焊接提供了便利，也保證了機(jī)組的良好水力性能。