二元葉輪T形葉片加工方法

劉海波

摘 要：全文對離心壓縮機閉式二元不等厚葉片葉輪的加工和焊接工藝進行分析，提出加工T形等厚度葉片，來滿足焊接需求。最后在三軸銑床上進行二元葉輪T形葉片加工和銑槽加工，并進行焊接，驗證二元開槽焊加工葉輪T形葉片加工方法的可行性，得出采用此方法加工二元葉輪能保證葉輪的性能和焊接強度。

關鍵詞：離心壓縮機;二元葉輪;T形葉片;開槽焊

1 離心壓縮機閉式二元葉輪T形葉片加工方法

閉式二元葉輪通常為等厚度葉片，采用的是立式高速鋼刀沿葉片形線走刀，加工葉輪葉片。由于常規二元葉輪性能不高，設計提出了不等厚后葉片的二元葉輪，此種葉輪葉片形線為兩端收窄，中間部位為等厚度葉片。按照常規加工方式加工，其加工出來的葉片形狀也為不等厚的，在葉片兩端葉片會收窄。葉片開槽的槽形同葉片一樣，也為兩端收窄形式，但是限于目前車間開槽焊接的二元葉輪焊條都是標準焊條，焊接工人在焊接不等厚葉片時焊接質量無法保證，會出現部分位置焊接缺陷。因此此種二元葉輪在后續焊接過程中無法保證葉輪的焊接質量。如將葉片槽形加工成等厚的槽形，葉片和槽寬不均勻，在進出口葉片收窄處焊接縫隙過大會導致焊接缺陷。

閉式二元不等厚葉片加工也可按照等厚葉片加工，加工完葉片后由鉗工修磨進出口收窄位置，但是此種方法需要做葉片形狀的卡板，并且每個葉片都需要修磨，修磨工作量大，鉗工的修磨速度滿足不了生成進度，而且過多的修磨工作也會導致鉗工職業病的得病風險。

為滿足加工周期和生產要求，閉式二元葉輪加工可按等厚度葉片加工，加工完成后用T形刀沿不等厚葉片形線加工，在葉片上端留一個T形的等厚部分，用于焊接時要求的等厚度葉片，而T形葉片下部是按照不等厚葉片形線進行加工，這樣加工出來的葉片既滿足了設計要求得葉片形狀，又滿足了焊接要求得等厚葉片。葉片形狀如圖一所示。

二元葉輪不等厚葉片的加工首先要確定葉輪葉片的形線，按照設計圖紙要求，在編程軟件中做出二元葉輪葉片形狀，然后根據葉片形線，做出等厚葉片形線，等厚葉片形線要將不等厚葉片形線包含在內，造出等厚葉片后，通過軟件計算，先用直柄立銑刀按等厚度葉片形線加工出二元葉輪的葉片形狀，加工完成后清除流道內殘留加工部分，加工完成后用T形銑刀沿設計的不等厚葉片形線。由于葉輪流道面為曲面，軸盤面和蓋盤面的形線不一樣，而且進風口和出風口葉片高度也不一樣，所以在使用T形刀加工葉片時要分多刀加工葉片，其加工形式如圖二所示。

在編程軟件PROE中需要先做出葉輪的底面，加工的刀具會緊貼底面延葉片形線進行走刀加工葉輪，在加工葉輪T形葉片時，由于需要多刀加工，并且T形葉片上端的等厚部分的厚度要求均勻，T形帽的厚度不均勻會導致葉輪焊接時留下焊接缺陷，影響葉輪性能。為了能夠加工出均勻的T形帽，在加工軟件中需要讓刀具的刀刃上沿部分延T形帽的下沿走刀，但是在加工軟件中沒有按此種路徑走刀的加工方法。因此，要加工出均勻厚度的T形帽，需要先將T形帽的形線沿刀軸方向偏移，其偏移距離為T形刀具刀刃高度，然后以零點位置為軸線，鏡像偏移后的曲線，用鏡像后的偏移曲線旋轉形成加工曲面，讓T形刀底面刀刃沿曲面進行加工，再輸出加工程序時再以零點位置為軸線鏡像輸出的程序。這樣就能在加工軟件中實現讓刀具的刀刃上沿部分延T形帽的下沿走刀的加工方式。輸出加工程序后需要在仿真軟件中仿真切削葉輪T形葉片，并在仿真軟件中量取T形帽的厚度，再根據葉輪仿真后量取得加工數值調整刀具加工深度來保證葉片T形帽厚度符合設計要求。

二元葉輪精加工葉片完成后，需在葉輪蓋盤上面銑制出焊接所需要的槽形。先用平底銑刀沿槽底形線加工先去除蓋盤余量較大的位置，采用的加工方式是用鍵槽銑刀在零件表面開槽，由于開槽寬度較小，所以采用的鍵槽銑刀直徑也很小，為了保證加工的槽形尺寸合格，加工時采用分層加工，用鍵槽銑刀沿開槽形線分層加工可以減小切削力，能夠保證加工刀具切削精度，能夠加工出準確的槽形。然后用成型銑刀沿開槽形線銑出開槽焊圖紙要求的槽形，槽形加工前要設計出槽形模型，讓刀具沿槽形的形線加工，加工槽底完成后觀察葉片形線和槽線形線是否重合，并檢測槽形尺寸是否滿足加工要求。一切加工合格后焊接葉輪的軸盤和蓋盤。

2? 結論及展望

閉式二元葉輪T形葉片開槽焊加工方法能滿足生產加工需求，加工葉輪質量高，加工時間短，加工成本低，加工工藝成熟，加工的二元葉輪性能達標。加工T形葉片的焊接質量好，焊接效率高，此方法可為廠里節約加工成本。二元T形葉片開槽焊葉輪加工可以應用到任何不等厚葉片葉輪的加工上，可以很大程度上提高葉輪的性能，可以更好的滿足客戶對產品的性能的要求。未來該技術方案廣泛應用可以提升葉輪產能，增強企業在同行業企業的競爭力。

參考文獻：

[1]王勤 一種新的葉輪加工方法，現代制造工程，1990.

[2]金娥，代建春. 不銹鋼葉輪加工工藝的改進，機械工程師，2008（09）：160-160