五轴加工机床在三元叶轮加工中的应用

1 前言

    三元叶轮是离心空气压缩机、单级高速鼓风机、蒸汽压缩机等设备的关键核心部件，通过旋转做功输送流体（清洁空气、水蒸气）并将所输送流体的静压能升压到系统所需的压力。设备效率的高低，很大程度上取决于三元叶轮的选型、叶片型面的设计和制造水平。而单级高速鼓风机、蒸汽压缩机分别作为废气脱硫系统、MVR废水蒸发系统的核心设备，对成套设备的整体效能起着关键作用。

    目前，国内外三元叶轮叶片的型面加工均采用五轴联动机床，我们公司是压缩机类产品生产制造的专业化企业，目前已经引进德国哈默C40U/C50U、德国奥美特GS650、瑞士斯特拉格STC1000/STC1250等五轴加工机床。

    哈默C系列五轴加工中心是立式、工作台摆动（摇篮式）机床，具有刚性好、稳定性好、加工精度高的特点。而斯特拉格STC系列五轴加工中心是卧式、主轴头部摆动机床，主轴功率大，工作台承载能力强。我们公司就是根据这两类机床的不同特点进行生产设备配置。

图1 三元叶轮示意图

2 哈默C50U机床简介

    (1)机床的数控系统：哈默C50U机床采用海德汉iTNC 530数控系统，15寸TFT彩色显示器。

    (2)机床的配置：哈默C50U采用整体式铸造床身，另外A、C轴通过专门的设计与床身成为一个整体。这样的设计使得哈默的机床能够实现很大的承重，C50U可以实现承重2000kg。并且，机床的刚性、稳定性、几何精度都大大提高。同时，在维修方面，由于A轴安装在床身的外部，导轨安装在床身的上部，使得维修使用方便，故障率比较低。

    线性轴X、Y、Z行程分别为10000mm、1100mm、750mm，相对应的线性快速移动速度为60m/min、60m/min、55m/min，线性加速度为6m/S²，主轴转速12000r/min，摇篮翻转角度从-130°～100°。

图2 哈默C50U五轴加工中心

3 斯特拉格STC1000机床简介

    (1)机床的数控系统：斯特拉格STC1000机床采用Sinumerik 840D s1数控控制系统，具有集成的PLC。计算机数字控制(CNC)采用SINUMERIKMDynamics五轴铣床技术，其包含五轴加工用样条查补(A、B和C样条)、前瞻(Look-ahead)功能、动态预控制功能等功能。操作系统采用WIN-XPProEmbSys，19寸平操作板OP015A，带15寸TFT彩色液晶显示器（薄膜键盘）。

    (2)机床的配置：机床配备了交换工作平台，托盘尺寸1000mm×1000mm，中心承载能力达到3000kg。工作主轴转速20～8000r/min，最大转矩940N·m，主轴前轴承直径95mm，电机额定功率37kW。A轴转速6min^-1，额定力矩4000N·m，回转区+60°～-100°。线性轴X、Y、Z行程分别为1700mm、1600mm、1950mm。