[发明专利]特大型水环真空泵叶轮异形叶片的数控刨削与抛光复合加工方法及设备

说明书

本发明公开了特大型水环真空泵叶轮异形叶片的数控“刨削与抛光”复合加工方法及设备。首先利用叶片凸面定位夹具对异形叶片毛坯进行装夹，将加工数控程序写入龙门数控刨床，采用圆形刨刀加工出薄壁复杂样条型线变厚度叶片凸面，更换圆形刨刀为抛光轮对其进行抛光处理；再用叶片凹面定位夹具对异形叶片毛坯进行装夹，将数控程序写入龙门数控刨床，采用圆形刨刀加工出薄壁复杂样条型线变厚度叶片凹面，更换圆形刨刀为抛光轮对其进行抛光处理，完成异形叶片毛坯的数控“刨削与抛光”复合加工过程，通过激光切割机对加工完成的异形叶片毛坯进行切割，得到若干个异形叶片。

技术领域

本发明属于水环式真空泵技术领域，特别涉及一种特大型水环真空泵叶轮异形叶片的数控刨削与抛光复合加工方法及设备。

背景技术

水环真空泵内部装有固定叶片且偏心布置的叶轮，叶轮通过旋转将机械能转化为水的动能形成旋转的水环，不可压缩的旋转水环与偏心布置的叶轮形成容积变化的气室，产生压力的变化达到抽吸真空的目的。由于水环真空泵因其所具有的气体等温压缩优点，作为一种输送气体的流体机械，被广泛的应用于煤矿瓦斯抽采系统中。

随着煤层开采的深度不断加深、煤层瓦斯含量增加、瓦斯抽采管网的长度不断加长以及复杂管网造成的负压损失等问题的产生，传统的单台小型水环真空泵或者并联多台小型水环真空泵抽采方式已经不能满足抽采达标需求，亟待研制能够提供大抽气量、高负压、低能耗的特大型水环真空泵。

叶轮作为水环真空泵中产生水环并与旋转水环形成变容积气室的旋转部件，其性能好坏直接决定水环真空泵的性能；叶轮中最关键的零部件是叶片。传统的水环真空泵体积小，叶片面积小，多采用直线型线叶轮叶片；如果特大型水环真空泵也使用直线型线叶轮叶片，会产生叶轮运动效率低、水环真空泵能耗高的问题。由于叶片面积过大，材料的强度也会因不能满足工作条件导致叶片弯曲甚至折断，造成严重的经济损失甚至人员伤亡。为了保证特大型水环真空泵安全高效运行，设计了前弯复杂样条型线变厚叶片，但是大型复杂线型变厚叶片的加工仍是无法解决的技术难题。

发明内容

针对大型薄壁复杂样条型线变厚度叶片精确高效加工的国际一重大难题，提出了特大型水环真空泵叶轮异形叶片的数控刨削与抛光复合加工方法及设备，首创了刨削与抛光叶片复合加工方法。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种特大型水环真空泵叶轮异形叶片的数控刨削与抛光复合加工方法,其特征在于采用以下步骤：

1)将凸面定位夹具放置于机床工作台的合适位置，将四组装夹块放置于凸面定位夹具四周，凸面定位夹具通过螺栓和机床工作台连接，拧紧夹紧螺母固定装夹块，完成凸面定位夹具在机床工作台上的装夹；

2)将异形叶片毛坯装夹在叶片凸面定位夹具上，叶片通过凸面定位夹具侧面的叶片定位凸台实现一侧的定位，后安装叶片凸面挡块，首先拧紧叶片凸面挡块上的夹紧螺母，固定叶片凸面挡块于凸面定位夹具上，后调整另一侧叶片凸面挡块位置并拧紧夹紧螺母，最后安装叶片凸面夹紧块，拧紧夹紧螺母，完成异形叶片毛坯在叶片凸面定位夹具上的装夹；

3)编写加工数控程序并写入龙门数控刨床，采用圆形刨刀加工出异形叶片毛坯的薄壁复杂样条型线变厚度叶片凸面，不更改异形叶片毛坯的工装，更换圆形刨刀为抛光轮对异形叶片毛坯进行抛光处理；

4)将凸面复合加工完成的异形叶片毛坯从叶片凸面定位夹具上拆下，利用叶片凹面定位夹具对异形叶片毛坯进行装夹，首先将叶片凹面定位夹具装夹于机床工作台上，叶片通过凹面定位夹具侧面的叶片定位凸台实现一侧的定位，后安装叶片凹面挡块，首先拧紧叶片凹面挡块上的夹紧螺母，固定叶片凹面挡块于凹面定位夹具上，后调整另一侧叶片凹面挡块位置并拧紧夹紧螺母，最后安装叶片凹面夹紧块，拧紧夹紧螺母，完成异形叶片毛坯在叶片凹面定位夹具上的装夹；