[发明专利]核电站核主泵叶轮的加工工艺

摘要

本发明涉及一种核电站核主泵中叶轮的加工工艺方法，本发明由2米立车、五轴联动加工中心、五轴编程软件UG、加工软件HyperMILL、后处理模块RCS、仿真系统VERICUT，加上专用刀杆和刀具设计，经过多次程序优化完成。本发明的优点是用上述软件、2米立车、五轴加工中心和工装刀具，可以在整体锻件上加工出完整的叶片，不同于传统的叶片制造采用铸造或焊接的方法。加工后的表面粗糙度可以达Ra3.2。对叶片表面进行抛光其粗糙度可达Ra0.8以上。叶片的检测利采用关节臂对叶片的型线进行扫描，扫描后的数据与标准三维模型数据进行比对。经过模拟件及多台产品件最终检测结果，表明叶轮的叶片翼型完全符合设计图纸要求。

主权项

一种核电站核主泵叶轮的加工工艺方法，其特征是：核主泵叶轮由整体锻造的锻件加工而成，叶轮由五个叶片（15）均匀分布在轮毂（16）上，相邻两个叶片间构成流道（14），叶片与轮毂的连接处有过渡圆角（17）并光滑连接，具体工艺步骤为：首先利用立式车铣加工机床AC20‑1600加工叶轮的外轮廓和内腔，用五轴编程软件（UG）进行车序的编程，将编好的程序输入到立式车铣加工机床AC20‑1600，在立式车铣加工机床AC20‑1600上利用准备好的非标加长刀杆1及相关数控刀具，对叶轮的进水端及内腔的进行粗车、半精车、精车与胎体5配合的凹止口，然后利用车削专用工装进行叶轮的出水端粗车、半精车、精车与底座（7）配合的凸止口，最后用车削专用工装及车削内腔加工时所用的非标加长刀杆（1）进行叶轮的进水端及内腔的半精车、精车加工，其中叶轮外圆半精车，叶轮的形状将从锻件图的形状加工到无叶片时的叶轮外轮廓形状，叶轮车序主要步骤如下：用R1.2外圆车刀粗加工叶片上缘，单边余量为1mm；用R1.2内圆车刀及非标加长刀杆粗加工内腔，单边余量为1mm；用R4R型刀片，粗加工内腔凹腔部分，单边余量为2mm；用R4R型刀片，半精加工内腔凹腔，余量为0.5mm；用R0.8外圆车刀，粗加工叶轮下缘，单边余量为1mm；用R4端面槽刀加工端面环槽，单侧余量为1mm；其次，利用五轴编程软件(HyperMILL)，按叶轮三维图进行叶 片的独立开发编程，因原程序不能很好的满足叶轮的要求，同时进行专用刀杆与刀具的设计与选用，具体工艺步骤为：第一步是直径100mm,长度200mm的五齿的粗加工用的铣刀，粗铣出一个流道每齿进给量1.4mm，由于切削量较大，在开始进行粗切削的时候需要设计强度大的刀柄，第二步是使用直径84mm，长度300mm的五齿粗加工用的铣刀对流道进行深加工，要切削到轮毂面必须必须增长刀柄，因机床刀具有重量要求，所以要设计既有一定刚度又要重量轻的刀柄，第三步是直径42mm,长度345mm粗、精加工用的四齿铣刀加工叶片的曲面，刀具直径变小齿数变少，转速需提高，垂直步距为1.5mm每齿进给量1.6mm，第四步是锥形刀柄长270mm的四齿球头铣刀加工叶片圆角，每齿进给为0.1mm，第五步是锥形刀柄长320mm的6齿球头刀，加工叶轮的叶片，每齿进给量为0.2mm。按这种方法循环加工每个叶片，即加工出完整的叶轮；第三，利用转速18000转每分的气动磨机，分别安装上千叶轮、纤维碟、纤维轮、羊毛碟对叶片翼型进行手工抛光，抛光只使表面达到更好的效果，表面粗糙度可以达到Ra0.8以上，抛光不改变叶片的形状和尺寸，只是抛光掉精加工时预留的0.1mm左右余量,然后使用AC20‑1600立式车铣加工机床精车叶片外圆及其它留量部位，最终用关节臂对叶片的翼型进行扫描，与已设计好的模型进行轮廓线对 比。