核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝

《核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝》涉及核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝。

二代加核主泵中的導(dǎo)葉是主泵中的最關(guān)鍵的部件之一，且是直接影響泵揚(yáng)程、流量的重要水力部件。2014年前，二代加核主泵是中國(guó)核電站核島中唯一沒(méi)有實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備。中國(guó)國(guó)內(nèi)2014年之前的葉片加工方法大多是采用單個(gè)葉片加工然后逐個(gè)焊接到導(dǎo)葉輪轂上，或是采用整體鑄出的導(dǎo)葉然后進(jìn)行打磨，這兩種方法的制造出的導(dǎo)葉質(zhì)量不高，前者存在焊接精度不高，焊后變形，存在焊接應(yīng)力。后者存在鑄造質(zhì)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導(dǎo)葉可靠性都難以滿足在核主泵運(yùn)行壓力17.16兆帕、溫度是350℃這種工況下的要求。2014年前，中國(guó)還沒(méi)有加工核主泵導(dǎo)葉的廠家，中國(guó)國(guó)外同行加工也采用三坐標(biāo)機(jī)床加輔助工裝加工，加工出的葉片及流道表面粗糙度達(dá)Ra12.5，所以手工打磨占有很大比重。這樣會(huì)影響導(dǎo)葉流道的形狀，影響核主泵的揚(yáng)程、效率。普通的導(dǎo)葉的制造一般分為兩種方法，即鑄造和焊接，鑄造的導(dǎo)葉材料強(qiáng)度差，精度低，葉片的型線靠手工打磨，很難保證其設(shè)計(jì)的型線，既影響到使用壽命，也就影響到整個(gè)主泵電機(jī)組的功率。在核泵里導(dǎo)葉需要承受高溫高壓，鑄造導(dǎo)葉其材料性能差，故而會(huì)縮短壽命，會(huì)增加核電站的檢修頻率，甚至?xí)霈F(xiàn)事故。導(dǎo)葉的葉片固定如果采用焊接的方式，很難控制葉片焊接變形量，增加焊接難度，焊后的葉片的退火、打磨很也難保證葉片型線，承載高溫高壓的焊縫強(qiáng)度等要求也很難滿足核泵的運(yùn)行要求，對(duì)于機(jī)組的效率和安全性、維護(hù)都帶來(lái)不便。

圖1導(dǎo)葉鍛件圖

圖2為車削導(dǎo)葉出水端非標(biāo)刀桿

圖3導(dǎo)葉的出水端車削專用非標(biāo)刀桿刀具使用示意圖

圖4為導(dǎo)葉按一定角度銑削平面圖

圖5為導(dǎo)葉按垂直平面鉆通型腔流道圖

圖6為導(dǎo)葉銑削型腔流道圖

圖7為銑削專用工裝使用示意圖

圖8為導(dǎo)葉最終產(chǎn)品三維圖

圖9為導(dǎo)葉掃描百分比偏差

圖10為導(dǎo)葉加工后掃描的標(biāo)準(zhǔn)偏差

2020年7月14日，《核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝》獲得第二十一屆中國(guó)專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。

如圖1所示，一種核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝，核主泵導(dǎo)葉由整體實(shí)心鍛件1加工而成，如圖8所示，導(dǎo)葉由十四個(gè)葉片21，均勻分布在輪轂24與外環(huán)25之間，相鄰兩個(gè)葉片21、輪轂24與外環(huán)25間構(gòu)成流道23，葉片21與輪轂24、外環(huán)25的連接處帶有過(guò)渡圓角22并光滑連接，具體工藝步驟為：

如圖4所示，第一步是選用粗加工端面銑刀4（D63L150即直徑為63毫米長(zhǎng)150毫米），按葉片的傾斜角度粗銑出一個(gè)垂直于與葉片切線的斜面5，轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)，垂直步距為1毫米，每齒進(jìn)給量0.6毫米，目的是為了下一步容易鉆削，不會(huì)產(chǎn)生讓刀，由于切削量較大，而且是偏銑，在開始進(jìn)行粗切削的時(shí)候需要設(shè)計(jì)強(qiáng)度大的刀柄；

如圖5所示，第二步是設(shè)計(jì)選用合適的鉆頭6（D80L395）在垂直于斜面的角度上鉆通型腔通孔7，轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.1毫米；

第三步用D43L400的面銑刀將鉆好的通孔7擴(kuò)大孔的直徑，轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.45毫米，這樣可以增加加工效率也有利于更好的排削；

第四步用D63L210的面銑刀進(jìn)行兩個(gè)葉片間的型腔銑削，轉(zhuǎn)速900轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.5毫米；

第五步用D63L260的面銑刀加深兩個(gè)葉片間的型腔銑削，轉(zhuǎn)速900轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.5毫米；

第六步用D40L350的面銑刀進(jìn)行導(dǎo)葉葉片進(jìn)口端其中一側(cè)形狀有些凹的葉片倒角的銑削，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.5毫米；

如圖6所示，第七步用第六步的方法沿著葉片進(jìn)一步加深第六步位置葉片型腔的銑削；

第八步用D63L200的面銑刀加工導(dǎo)葉型腔內(nèi)另一側(cè)形狀有些凸起的葉片靠近外側(cè)圓角的銑削；

第九步用D63L200的面銑刀加工導(dǎo)葉型腔內(nèi)第八部加工靠近內(nèi)圓倒角的位置；

第十用D40L350的面銑刀進(jìn)一步加深第七步銑削；

第十一步用D40L350加深第九步位置的銑削；第十二步用D40L350繼續(xù)加深第八步位置的銑削；

第十三步用D63L310的面銑刀加深兩個(gè)葉片間的型腔銑；

第十四步用D63L350的面銑刀將型腔加工到相通；

第十五步變換角度，用D40L400的面銑刀加工葉片曲線凹進(jìn)去的中部和下部，直到銑通到底部；

第十六步用R8L230的球頭銑刀進(jìn)行葉片邊緣的倒角粗銑；

第十七步用R8L230的球頭銑刀進(jìn)行葉片表面的半精銑；

第十八步用R8L400對(duì)型腔的中部和底部進(jìn)行五軸半精銑，通過(guò)以上十八步對(duì)型腔流道9各個(gè)方向的半精銑削，為下一步精銑做好準(zhǔn)備；

第十九步用球頭銑刀8（R8L400）進(jìn)行五軸五聯(lián)動(dòng)輪廓精銑，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.15毫米，所用刀桿刀具為專用設(shè)計(jì)的錐形刀柄及可換球頭銑刀，通過(guò)五軸聯(lián)動(dòng)精加工葉片型腔和邊緣倒角，沿型腔流道9的邊緣走螺旋類似矩形的曲線，從上部到中部再到下部，加工時(shí)五軸五聯(lián)動(dòng)，主軸不斷變換各種角度，同時(shí)工件也在跟隨旋轉(zhuǎn)，按這種方法循環(huán)加工每個(gè)型腔，即加工出完整的導(dǎo)葉翼型及型腔流道9；

第二十步加工所有的孔和槽；

第二十一步是進(jìn)行葉片的拋光，利用轉(zhuǎn)速18000轉(zhuǎn)的氣動(dòng)磨機(jī)，分別安裝上千葉輪、纖維碟、纖維輪、羊毛碟對(duì)葉片翼型進(jìn)行手工拋光，拋光只使表面達(dá)到更好的效果，表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.8以上，拋光不改變?nèi)~片的形狀和尺寸，只是拋光掉精加工時(shí)預(yù)留余量。最終用關(guān)節(jié)臂對(duì)葉片的翼型進(jìn)行掃描，與已設(shè)計(jì)好的模型進(jìn)行輪廓線對(duì)比，拋光檢測(cè)合格后即完成核主泵導(dǎo)葉的加工。

如圖2所示，專用車削導(dǎo)葉出水端非標(biāo)刀桿2，分為上、下兩部分，上半部分按照AC20機(jī)床的接口設(shè)計(jì)，采用內(nèi)六角螺栓固定，下半部分形狀及角度按照導(dǎo)葉出水端流道3的形狀，并考慮所加工掉的部分材料形狀為環(huán)形柱帶，設(shè)計(jì)成能夠裝卡通用刀桿，如圖3所示，裝卡刀桿的方式能夠同時(shí)滿足加工導(dǎo)葉出水端流道3與輪轂24的外圓的形式，也能夠滿足加工導(dǎo)葉出水邊外環(huán)25流道的內(nèi)圓環(huán)面，分別加工內(nèi)外圓時(shí)并不互相發(fā)生干涉，專用非標(biāo)刀桿材料選用45#鍛鋼，整體鍛造加工，防止刀桿由于剛度不足產(chǎn)生讓刀等現(xiàn)象，按導(dǎo)葉的出水端車削專用非標(biāo)刀桿刀具2粗精加工即可完成導(dǎo)葉出水端3及其曲面流道的形狀加工。

如圖7所示，銑削專用工裝為：將上、下止口帶有按一定公差配合要求且?guī)в袖N孔定位的胎體13安裝到五軸加工中心工作臺(tái)上，其中心銷孔裝入定位銷10后落入到五軸加工中心工作臺(tái)的銷孔中，并利用內(nèi)六角M16螺釘12與b28T型滑塊11將胎體8把合到工作臺(tái)上，其中內(nèi)六角M16螺釘12落入胎體13的沉孔中，b28T型滑塊11放入機(jī)床工作臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)鍵槽內(nèi)，將導(dǎo)葉上端面凸止口落入到胎體13凹止口配合的位置，壓板14壓住導(dǎo)葉臺(tái)階，用M24螺栓15將壓板14壓緊，上面用蓋板16和M24拉桿17、加厚墊圈19及M24螺母18將導(dǎo)葉拉緊在胎體13上，工件裝夾后無(wú)需找正，通過(guò)工作臺(tái)中心的定位銷10即可找正中心位置，為防止工件旋轉(zhuǎn)用定位銷20將導(dǎo)葉與胎體13定位。

核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝專利目的

《核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝》的目的是提供一種加工質(zhì)量好、工藝運(yùn)行穩(wěn)定、縮短制作周期，提高工作效率的核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝。

核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝技術(shù)方案

《核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝》的技術(shù)方案為：一種核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝，核主泵導(dǎo)葉由整體實(shí)心鍛件（1）加工而成，導(dǎo)葉由十四個(gè)葉片（21），均勻分布在輪轂（24）與外環(huán)（25）之間，相鄰兩個(gè)葉片（21）、輪轂（24）與外環(huán)（25）間構(gòu)成流道（23），葉片（21）與輪轂（24）、外環(huán)（25）的連接處帶有過(guò)渡圓角（22）并光滑連接，具體工藝步驟為：

第一步是選用粗加工端面銑刀（4），按葉片的傾斜角度粗銑出一個(gè)垂直于與葉片切線的斜面5，轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)，垂直步距為1毫米，每齒進(jìn)給量0.6毫米，目的是為了下一步容易鉆削，不會(huì)產(chǎn)生讓刀，由于切削量較大，而且是偏銑，在開始進(jìn)行粗切削的時(shí)候需要設(shè)計(jì)強(qiáng)度大的刀柄；

第二步是設(shè)計(jì)選用合適的鉆頭（6）在垂直于斜面的角度上鉆通型腔通孔（7），轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.1毫米；

第三步用D43L400的面銑刀將鉆好的通孔（7）擴(kuò)大孔的直徑，轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.45毫米，這樣可以增加加工效率也有利于更好的排削；

第四步用D63L210的面銑刀進(jìn)行兩個(gè)葉片間的型腔銑削，轉(zhuǎn)速900轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.5毫米；

第五步用D63L260的面銑刀加深兩個(gè)葉片間的型腔銑削，轉(zhuǎn)速900轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.5毫米；

第六步用D40L350的面銑刀進(jìn)行導(dǎo)葉葉片進(jìn)口端其中一側(cè)形狀有些凹的葉片倒角的銑削，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.5毫米；

第七步用第六步的方法沿著葉片進(jìn)一步加深第六步位置葉片型腔的銑削；

第八步用D63L200的面銑刀加工導(dǎo)葉型腔內(nèi)另一側(cè)形狀有些凸起的葉片靠近外側(cè)圓角的銑削；

第九步用D63L200的面銑刀加工導(dǎo)葉型腔內(nèi)第八部加工靠近內(nèi)圓倒角的位置；

第十用D40L350的面銑刀進(jìn)一步加深第七步銑削；

第十一步用D40L350加深第九步位置的銑削；第十二步用D40L350繼續(xù)加深第八步位置的銑削；

第十三步用D63L310的面銑刀加深兩個(gè)葉片間的型腔銑；

第十四步用D63L350的面銑刀將型腔加工到相通；

第十五步變換角度，用D40L400的面銑刀加工葉片曲線凹進(jìn)去的中部和下部，直到銑通到底部；

第十六步用R8L230的球頭銑刀進(jìn)行葉片邊緣的倒角粗銑；

第十七步用R8L230的球頭銑刀進(jìn)行葉片表面的半精銑；

第十八步用R8L400對(duì)型腔的中部和底部進(jìn)行五軸半精銑，通過(guò)以上十八步對(duì)型腔流道（9）各個(gè)方向的半精銑削，為下一步精銑做好準(zhǔn)備；

第十九步用球頭銑刀（8）進(jìn)行五軸五聯(lián)動(dòng)輪廓精銑，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.15毫米，所用刀桿刀具為專用設(shè)計(jì)的錐形刀柄及可換球頭銑刀，通過(guò)五軸聯(lián)動(dòng)精加工葉片型腔和邊緣倒角，沿型腔流道（9）的邊緣走螺旋類似矩形的曲線，從上部到中部再到下部，加工時(shí)五軸五聯(lián)動(dòng)，主軸不斷變換各種角度，同時(shí)工件也在跟隨旋轉(zhuǎn)，按這種方法循環(huán)加工每個(gè)型腔，即加工出完整的導(dǎo)葉翼型及型腔流道（9）；

第二十步加工所有的孔和槽；

第二十一步是進(jìn)行葉片的拋光，利用轉(zhuǎn)速18000轉(zhuǎn)的氣動(dòng)磨機(jī)，分別安裝上千葉輪、纖維碟、纖維輪、羊毛碟對(duì)葉片翼型進(jìn)行手工拋光，拋光只使表面達(dá)到更好的效果，表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.8以上，拋光不改變?nèi)~片的形狀和尺寸，只是拋光掉精加工時(shí)預(yù)留余量。最終用關(guān)節(jié)臂對(duì)葉片的翼型進(jìn)行掃描，與已設(shè)計(jì)好的模型進(jìn)行輪廓線對(duì)比，拋光檢測(cè)合格后即完成核主泵導(dǎo)葉的加工。

核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝改善效果

《核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝》的優(yōu)點(diǎn)及技術(shù)效果是：按導(dǎo)葉圖紙進(jìn)行葉片編程，采用適合的數(shù)控立式加工機(jī)床和數(shù)控五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的設(shè)備，配上設(shè)計(jì)的專用工裝、專用刀桿刀具，優(yōu)選合適的切削參數(shù)，即可以在整體鍛件上加工出完整的導(dǎo)葉葉片，免除了傳統(tǒng)的導(dǎo)葉葉片制造采用鑄造或焊接的方法帶來(lái)的不利因素。傳統(tǒng)的鑄造導(dǎo)葉不僅模具設(shè)計(jì)復(fù)雜、制造困難，而且鑄件導(dǎo)葉容易產(chǎn)生眾多缺陷，如掉砂、沖砂等，容易產(chǎn)生氣孔、針孔、縮松、疏松等，表面容易出現(xiàn)裂紋、物理性能、力學(xué)性能和化學(xué)成分不合格等眾多缺點(diǎn)，鑄件導(dǎo)葉的各種缺點(diǎn)都無(wú)法滿足核主泵導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)參數(shù)要求。傳統(tǒng)的焊接方法也存在一些問(wèn)題，比如說(shuō)焊接不同的焊點(diǎn)時(shí)伸入體積不斷變化，焊接電流產(chǎn)生波動(dòng)，造成各焊點(diǎn)質(zhì)量不恒定，焊接導(dǎo)葉葉片過(guò)程是在狹小的空間內(nèi)操作，所以無(wú)法直接觀測(cè)，焊接質(zhì)量只能靠工藝試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)來(lái)檢查，電焊焊接時(shí)間短，焊接熱量波動(dòng)較大，難以控制，焊接中產(chǎn)生虛焊和脫焊等缺陷。在核電站主泵運(yùn)行過(guò)程中導(dǎo)葉是承受350度的高溫和17.16兆帕的壓力，所以鑄造的導(dǎo)葉和焊接的導(dǎo)葉是無(wú)法滿足導(dǎo)葉長(zhǎng)時(shí)間在高溫高壓的條件下運(yùn)行的要求。

相對(duì)于上述兩種方法，第一，《核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝》采用的機(jī)械加工制造方法加工完成的葉片避免了上述所有缺點(diǎn)，完全能滿足核主泵的要求。鋼鍛件材料物理性能、力學(xué)性能和化學(xué)成分等都能達(dá)到要求，不易產(chǎn)生缺陷，材料的各種性能得到了有效的控制，避免了因鑄造產(chǎn)生或焊接葉片產(chǎn)生的變形、砂眼、氣孔等及因焊接容易產(chǎn)生各種的缺陷等。第二，加工出的導(dǎo)葉葉片精度高，完全靠數(shù)控程序操作，數(shù)控機(jī)床加工，表面粗糙度已經(jīng)接近圖紙要求，只需再做表面拋光處理，即可優(yōu)于圖紙要求，保證了設(shè)計(jì)精度要求，保證了主泵的揚(yáng)程和效率等設(shè)計(jì)參數(shù)，滿足核電站主泵導(dǎo)葉長(zhǎng)期高效安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，滿足了核主泵設(shè)計(jì)要求，保證了核主泵運(yùn)行的性能及穩(wěn)定。第三，該發(fā)明使導(dǎo)葉制造的工藝過(guò)程更加簡(jiǎn)便，清潔，環(huán)保，安全，即不會(huì)因鑄造和焊接產(chǎn)生的有害氣體，也不會(huì)浪費(fèi)不可再生資源，同時(shí)也降低了鑄造和手工焊接的危險(xiǎn)性。第四，高效，該發(fā)明縮短了制造周期，是中國(guó)國(guó)外同行制造周期的三分之一，減少了制造所涉及的工種及設(shè)備，降低了制造成本。

對(duì)比中國(guó)國(guó)外的核電站導(dǎo)葉制造工藝：中國(guó)國(guó)外的幾個(gè)掌握二代加主泵制造技術(shù)的廠家也采用整體鍛件直接加工出葉片的方法制造導(dǎo)葉，但他們加工的導(dǎo)葉的表面粗糙度只能勉強(qiáng)達(dá)到Ra12.5，葉片的表面留了10毫米余量，通過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的打磨來(lái)保證尺寸及降低表面粗糙度，這種用打磨的方法來(lái)控制葉片曲線的要憑操作者的經(jīng)驗(yàn)，人的因素很大，如果操作者缺乏葉片打磨經(jīng)驗(yàn)，打磨很容易產(chǎn)生葉片輪廓線的改變，造成超差，對(duì)水力曲線產(chǎn)生影響，該發(fā)明加工的葉片相對(duì)于中國(guó)國(guó)外主泵制造技術(shù)廠家的優(yōu)點(diǎn)是，葉片表面只需要拋光即可，不會(huì)對(duì)葉片輪廓線產(chǎn)生影響，用該發(fā)明核主泵導(dǎo)葉的加工代替人工打磨，保證了設(shè)計(jì)的葉片曲線精度要求，提高了可靠性，不會(huì)因操作者的失誤而導(dǎo)致導(dǎo)葉報(bào)廢等情況的發(fā)生。該發(fā)明所采用的方法提高了導(dǎo)葉的加工效率，加工質(zhì)量也優(yōu)于中國(guó)國(guó)外同行，可大大提高制造精度。加工后的表面粗糙度可以達(dá)到Ra3.2，加工后只對(duì)葉片表面進(jìn)行拋光，導(dǎo)葉粗糙度可達(dá)到Ra0.8以上。葉片的檢測(cè)利用德國(guó)制造的關(guān)節(jié)臂對(duì)葉片的型線進(jìn)行掃描，掃描后與三維模型對(duì)比。測(cè)量結(jié)果如圖9所示，導(dǎo)葉掃描百分比偏差及如圖10所示，導(dǎo)葉加工后掃描的標(biāo)準(zhǔn)偏差，測(cè)量球頭的半徑為3毫米，即X軸3毫米實(shí)際偏差為0，93％的偏差集中在0.00～0.35毫米之間，這主要是留的拋光余量，按設(shè)計(jì)圖紙要求的葉片偏差為0～0.30毫米，實(shí)際的加工結(jié)果是滿足加工工藝要求的，經(jīng)過(guò)拋光后的導(dǎo)葉是符合設(shè)計(jì)要求的，檢測(cè)的最終結(jié)果詳見(jiàn)圖九與圖十。經(jīng)過(guò)模擬件及多臺(tái)產(chǎn)品件最終檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比，表明導(dǎo)葉的葉片翼型完全否符合設(shè)計(jì)圖紙要求。用此方法制造的導(dǎo)葉，經(jīng)過(guò)全流量試驗(yàn)后效果良好。已應(yīng)用于福清方家山核電站主泵和巴基斯坦項(xiàng)目核電站主泵項(xiàng)目中。

《核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝》的意義將大大推動(dòng)核主泵的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。之前，導(dǎo)葉的加工制造技術(shù)一直為發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷，《核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝》將打破這個(gè)僵局，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)葉制造的國(guó)產(chǎn)化，導(dǎo)葉加工制造的國(guó)產(chǎn)化為核電站的心臟——主泵制造的國(guó)產(chǎn)化提供保障。

1.一種核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝，其特征是：核主泵導(dǎo)葉由整體實(shí)心鍛件（1）加工而成，導(dǎo)葉由十四個(gè)葉片（21），均勻分布在輪轂（24）與外環(huán)（25）之間，相鄰兩個(gè)葉片（21）、輪轂（24）與外環(huán)（25）間構(gòu)成流道（23），葉片（21）與輪轂（24）、外環(huán)（25）的連接處帶有過(guò)渡圓角（22）并光滑連接，具體工藝步驟為：

第一步是選用粗加工端面銑刀（4），按葉片的傾斜角度粗銑出一個(gè)垂直于與葉片切線的斜面5，轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)，垂直步距為1毫米，每齒進(jìn)給量0.6毫米，目的是為了下一步容易鉆削，不會(huì)產(chǎn)生讓刀，由于切削量較大，而且是偏銑，在開始進(jìn)行粗切削的時(shí)候需要設(shè)計(jì)強(qiáng)度大的刀柄；

第二步是設(shè)計(jì)選用合適的鉆頭（6）在垂直于斜面的角度上鉆通型腔通孔（7），轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.1毫米；

第三步用D43L400的面銑刀將鉆好的通孔（7）擴(kuò)大孔的直徑，轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.45毫米，這樣可以增加加工效率也有利于更好的排削；

第四步用D63L210的面銑刀進(jìn)行兩個(gè)葉片間的型腔銑削，轉(zhuǎn)速900轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.5毫米；

第五步用D63L260的面銑刀加深兩個(gè)葉片間的型腔銑削，轉(zhuǎn)速900轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.5毫米；

第六步用D40L350的面銑刀進(jìn)行導(dǎo)葉葉片進(jìn)口端其中一側(cè)形狀有些凹的葉片倒角的銑削，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.5毫米；

第七步用第六步的方法沿著葉片進(jìn)一步加深第六步位置葉片型腔的銑削；

第八步用D63L200的面銑刀加工導(dǎo)葉型腔內(nèi)另一側(cè)形狀有些凸起的葉片靠近外側(cè)圓角的銑削；

第九步用D63L200的面銑刀加工導(dǎo)葉型腔內(nèi)第八部加工靠近內(nèi)圓倒角的位置；

第十用D40L350的面銑刀進(jìn)一步加深第七步銑削；

第十一步用D40L350加深第九步位置的銑削；第十二步用D40L350繼續(xù)加深第八步位置的銑削；

第十三步用D63L310的面銑刀加深兩個(gè)葉片間的型腔銑；

第十四步用D63L350的面銑刀將型腔加工到相通；

第十五步變換角度，用D40L400的面銑刀加工葉片曲線凹進(jìn)去的中部和下部，直到銑通到底部；

第十六步用R8L230的球頭銑刀進(jìn)行葉片邊緣的倒角粗銑；

第十七步用R8L230的球頭銑刀進(jìn)行葉片表面的半精銑；

第十八步用R8L400對(duì)型腔的中部和底部進(jìn)行五軸半精銑，通過(guò)以上十八步對(duì)型腔流道（9）各個(gè)方向的半精銑削，為下一步精銑做好準(zhǔn)備；

第十九步用球頭銑刀（8）進(jìn)行五軸五聯(lián)動(dòng)輪廓精銑，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)，每齒進(jìn)給量0.15毫米，所用刀桿刀具為專用設(shè)計(jì)的錐形刀柄及可換球頭銑刀，通過(guò)五軸聯(lián)動(dòng)精加工葉片型腔和邊緣倒角，沿型腔流道（9）的邊緣走螺旋類似矩形的曲線，從上部到中部再到下部，加工時(shí)五軸五聯(lián)動(dòng)，主軸不斷變換各種角度，同時(shí)工件也在跟隨旋轉(zhuǎn)，按這種方法循環(huán)加工每個(gè)型腔，即加工出完整的導(dǎo)葉翼型及型腔流道（9）；

第二十步加工所有的孔和槽；

第二十一步是進(jìn)行葉片的拋光，利用轉(zhuǎn)速18000轉(zhuǎn)的氣動(dòng)磨機(jī)，分別安裝上千葉輪、纖維碟、纖維輪、羊毛碟對(duì)葉片翼型進(jìn)行手工拋光，拋光只使表面達(dá)到更好的效果，表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.8以上，拋光不改變?nèi)~片的形狀和尺寸，只是拋光掉精加工時(shí)預(yù)留余量。最終用關(guān)節(jié)臂對(duì)葉片的翼型進(jìn)行掃描，與已設(shè)計(jì)好的模型進(jìn)行輪廓線對(duì)比，拋光檢測(cè)合格后即完成核主泵導(dǎo)葉的加工。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝，其特征是：專用車削導(dǎo)葉出水端非標(biāo)刀桿（2），分為上、下兩部分，上半部分按照AC20機(jī)床的接口設(shè)計(jì)，采用內(nèi)六角螺栓固定，下半部分形狀及角度按照導(dǎo)葉出水端流道（3）的形狀，并考慮所加工掉的部分材料形狀為環(huán)形柱帶，設(shè)計(jì)成能夠裝卡通用刀桿，裝卡刀桿的方式能夠同時(shí)滿足加工導(dǎo)葉出水端流道（3）與輪轂（24）的外圓的形式，也能夠滿足加工導(dǎo)葉出水邊外環(huán)（25）流道的內(nèi)圓環(huán)面，分別加工內(nèi)外圓時(shí)并不互相發(fā)生干涉，專用非標(biāo)刀桿材料選用45#鍛鋼，整體鍛造加工，防止刀桿由于剛度不足產(chǎn)生讓刀等現(xiàn)象，按導(dǎo)葉的出水端車削專用非標(biāo)刀桿刀具（2）粗精加工即可完成導(dǎo)葉出水端（3）及其曲面流道的形狀加工。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核電站核主泵導(dǎo)葉的加工工藝，其特征是：銑削專用工裝為：將上、下止口帶有按一定公差配合要求且?guī)в袖N孔定位的胎體（13）安裝到五軸加工中心工作臺(tái)上，其中心銷孔裝入定位銷（10）后落入到五軸加工中心工作臺(tái)的銷孔中，并利用內(nèi)六角M16螺釘（12）與b28T型滑塊（11）將胎體（8）把合到工作臺(tái)上，其中內(nèi)六角M16螺釘（12）落入胎體（13）的沉孔中，b28T型滑塊（11）放入機(jī)床工作臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)鍵槽內(nèi)，將導(dǎo)葉上端面凸止口落入到胎體（13）凹止口配合的位置，壓板（14）壓住導(dǎo)葉臺(tái)階，用M24螺栓（15）將壓板（14）壓緊，上面用蓋板（16）和M24拉桿（17）、加厚墊圈（19）及M24螺母18將導(dǎo)葉拉緊在胎體（13）上，工件裝夾后無(wú)需找正，通過(guò)工作臺(tái)中心的定位銷（10）即可找正中心位置，為防止工件旋轉(zhuǎn)用定位銷（20）將導(dǎo)葉與胎體（13）定位。

葉輪加工是實(shí)現(xiàn)核主泵國(guó)產(chǎn)制造里的難點(diǎn)之一。在核輻照、高溫、高壓、應(yīng)力腐蝕的極端工況下，核泵葉輪需要安全、可靠地工作。 針對(duì)核主泵葉輪制造中加工工藝優(yōu)化問(wèn)題，課題組從加工參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化方法研究入手，研究了球頭刀五軸精銑削切屑厚度與變時(shí)滯參數(shù)建模方法、五軸銑削動(dòng)力學(xué)建模與銑削表面動(dòng)態(tài)仿真方法、基于變時(shí)滯特性的五軸精銑削動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性預(yù)報(bào)方法以及面向動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性的銑削工藝優(yōu)化方法等內(nèi)容。課題圍繞球頭刀自由曲面數(shù)控五軸銑削中顫振預(yù)報(bào)與切削表面質(zhì)量控制，建立了復(fù)雜型面銑削的名義切屑厚度模型，獲得了刀刃經(jīng)過(guò)名義切屑前后表面的非均一時(shí)間間隔（即變時(shí)滯參數(shù)）；建立了具有非線性、變時(shí)滯特征的球頭刀五軸精銑削動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)切厚再生波紋效應(yīng)的準(zhǔn)確描述；提出了基于變時(shí)滯特征的銑削動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性判據(jù)，形成了自由曲面五軸銑削加工的無(wú)顫振工藝優(yōu)化準(zhǔn)則。 課題研究圍繞核泵葉輪復(fù)雜曲面五軸銑削加工為對(duì)象，研究由復(fù)雜曲面生成高效、高精度刀具軌跡的方法。針對(duì)葉片五軸數(shù)控銑削加工中的刀具軌跡轉(zhuǎn)向頻繁的問(wèn)題，提出了一種基于空間填充曲線法的雙螺旋填充曲線。為了減少加工過(guò)程中的沖擊，提出用圓角代替直角進(jìn)行過(guò)渡的方法對(duì)雙螺旋填充曲線進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合自由曲面的形成過(guò)程，提出將平面填充曲線通過(guò)與曲面參數(shù)相對(duì)應(yīng)的方法映射到曲面上，進(jìn)而生成加工刀具路徑的思想并驗(yàn)證了該軌跡生成方法的可行性。課題還建立了包含直線加減速與正弦加減速的小線段速度運(yùn)動(dòng)模型，研究了基于多加工拐點(diǎn)速度控制的小線段高速前瞻控制方法。設(shè)計(jì)出一種新的高速數(shù)控加工小線段前瞻平滑控制迭代算法。 課題建立加工走刀軌跡與應(yīng)力腐蝕裂紋之間的關(guān)聯(lián)。研究了不同刀具軌跡與核主泵不銹鋼葉輪表面裂紋關(guān)聯(lián)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法并分析了刀具軌跡對(duì)于葉輪表面裂紋生成的影響。采用有限云仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法對(duì)銑削過(guò)程中走刀軌跡對(duì)不銹鋼材料工件表面完整性的影響進(jìn)行分析。建立起三維熱-力耦合立銑模型，得到不同銑削走刀軌跡條件下工件加工表面殘余應(yīng)力與塑性應(yīng)變的分布。設(shè)計(jì)了相應(yīng)的銑削加工實(shí)驗(yàn)，選定的走刀軌跡和切削參數(shù)與有限元仿真一致，并對(duì)實(shí)驗(yàn)加工得到的表面進(jìn)行表面形貌、表面硬度和表面粗糙度的測(cè)量分析。 課題采用有限元軟件建立了基于實(shí)際工況下核主泵葉輪流場(chǎng)模型，針對(duì)葉片所受壓力分布、流線分布以及葉片表面在流場(chǎng)中交變應(yīng)力作用下微裂紋生長(zhǎng)擴(kuò)展建模進(jìn)行研究。為葉輪表面形貌與水力特性之間關(guān)系研究奠定基礎(chǔ)。

葉輪是核主泵的核心部件，是實(shí)現(xiàn)主泵國(guó)產(chǎn)化的難點(diǎn)之一。在核輻照、高溫、高壓的極端工況下，核泵葉輪需要安全、可靠、長(zhǎng)壽命的工作。核泵葉輪的制造不僅要采用最優(yōu)的刀具路徑來(lái)生成符合形狀要求的葉輪曲面，還需研究通過(guò)優(yōu)化加工工藝參數(shù)提高葉輪表面機(jī)械物理性能、水力特性等性能要素的方法。針對(duì)核主泵葉輪制造中加工工藝優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)理論分析、數(shù)值仿真和試驗(yàn)研究的方法，分析核泵葉輪的輪廓精度要求與切削力的關(guān)系，建立表面機(jī)械物理性能與抗應(yīng)力腐蝕裂紋之間的關(guān)聯(lián)方程，確立表面形貌對(duì)水力特性的影響因素；通過(guò)加工參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化，減小葉輪加工中不期望的振動(dòng)和響應(yīng)誤差，以提高葉輪的表面質(zhì)量；通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)加工路徑中的切削力的變化并結(jié)合機(jī)床伺服參數(shù)的調(diào)整，研究由復(fù)雜曲面生成高效、高精度刀具軌跡的方法，達(dá)到提高葉輪曲面加工精度與加工效率并最終實(shí)現(xiàn)改善葉輪表面機(jī)械物理性能、水力特性等性能要素的目標(biāo)。