螺旋桨加工的数控技术研究

　　为加强我国国防实力，促进我军装备的现代化建设，应该不断地开拓、创新，利用先进的科学技术，完善、改进我军装备的研究、设计、加工及检测手段。计算机数控加工技术已在世界范围内广泛应用于不同的领域，实践已经证明，数控加工技术的应用不仅大大降低了人们的劳动强度，提高了劳动生产率，更重要的是提高了产品加工质量和精度，更能保证产品性能。

1 螺旋桨加工技术现状及发展趋势

　　目前，我海军装备在质和量上较以前有了长足的进步，常规潜艇和核潜艇以及主战舰艇和辅助舰船的数量明显增加，但所有螺旋桨均采用比较落后的手工批铲和单一的螺距规检测方法。某型潜艇螺旋桨从毛坯开始批铲到成形，按一个熟练批铲工每天工作8 小时计算，需连续工作三至四个月，不但劳动强度大，加工周期长，生产效率低，而且加工出来的螺旋桨曲面光滑度低，螺距、叶厚、叶宽精度低，误差较大。因此，潜艇在水中航行时，易产生空泡、振动和噪声，推进效率和航行速度也受到一定的制约，影响了潜艇作战效能的发挥。

　　随着科学技术的进步，螺旋桨数控加工技术已经在一些国家得到了应用，诸如美国、俄罗斯、德国、日本、瑞典等。特别是俄罗斯将数控加工技术应用于核潜艇螺旋桨的制造后，大大降低了核潜艇水下航行时的振动和噪声，极大地改善了水下隐蔽性，充分体现出先进性、优越性和极强的军事应用价值和效益，在世界上引起了强烈的震动。可以预见，未来的民用船舶和军用舰艇螺旋桨加工中，落后的手工批铲方法必将被数控加工技术替代。

2 螺旋桨数控加工技术难点分析

　　调距桨是单片桨叶经加工成形后，用叶跟螺栓将叶跟法兰与曲柄销盘连接后与桨箍合成为一体的，除了由于叶片形状复杂，在桨叶的造型、数控编程和工装设计上存在一些难度外，实现数控加工的难度不是太大。大侧斜固定螺旋桨属整体铸造件，直径大，叶片多，空间重叠区域大，吸力面和压力面均为空间雕塑曲面，导边、随边均采用空间曲线圆滑过渡、叶片顶部收缩到线的构造，叶片与桨毂之间过渡圆角半径由导边到随边不断变化。因此，大侧斜固定螺旋桨数控加工的技术难点体现在如何进行数控编程，建立螺旋桨的三维模型、刀具路径的生成及刀具的选择、提高运行效率和加工质量、实现在线精度检测等工作上，具有较高的技术含量。

3 数控加工螺旋桨的基本途径和条件

　　由于大侧斜固定螺旋桨结构复杂，特别是桨叶相互覆盖面大，进行数控加工的难度非常大。必须在充分掌握数控加工理论及方法的基础上，利用先进的数控加工设备和与之匹配的数控软件，通过较高技术水平的编程人员和数控机床操作人员的共同努力，才能实现。

　　数控加工设备必须兼顾质量、精度和效率，同时应考虑加工不同直径螺旋桨的适应性。因此，所选的设备必须具有足够的工作台面和回转直径、多轴联动和较高运动精度的特点。例如SKODA 八轴五坐标联动数控落地镗铣床HCW3（200）NC：X 轴—立柱在床身上的移动；Y 轴—主轴箱在立柱上的移动；W 轴—钻削轴移动；Z 轴—滑枕移动；V 轴—工作台移动；B 轴—工作台旋转；C1 轴—数控万能铣头绕Z 轴旋转；A1 轴——数控万能铣头绕X 轴旋转(W+Z 合算一个坐标轴) ； 数控系统—SINUMERIK840D。

　　螺旋桨数控加工的编程是无法用手工完成的，只能采用专业的编程软件来完成，例如UnigraphicsNX2。0 编程软件，该软件在机械加工行业应用普遍，特别适合叶片、叶轮类复杂曲面的建模和编程加工。此外，还须配置仿真加工软件，例如VERICUT5。3。VERICUT 能够根据NC 代码（G 代码）模拟和验证多轴铣削加工，对整个加工过程提供全面、准确的碰撞、干涉模拟，便于发现演示设计中存在的弱点或错误后，确定修改方案，保证实际加工的正确性。同时将设计模型与制造模型进行比较，计算两者的差别，打印结果报告。

　　在人力资源配置上，编程和操作人员必须了解螺旋桨设计思想，具有一定的螺旋桨造型方面的专长，特别是在导边、随边的过渡圆角、叶跟过渡圆角和顶面收缩到线（或者点）的处理上有较丰富的经验，以便实现整个叶面光滑、顺畅过渡，保证螺旋桨的加工质量。