数控铣床铣削高速叶轮不平衡量的工艺阻碍中央空调品牌质量发展因

摘要： 阐述了叶轮单体进行动平衡校正的必要性，分析了采用磨削去除叶轮不平衡量的缺点 , 简介了叶轮的平衡校正原理，通过对叶轮不平衡量进行环带换算，并利用数控铣床进行铣削的研究，总结出提高叶轮表面平衡去重质量和效率的一种有效的方法。
关键词 ： 离心式压缩机 ； 叶轮；数控铣削；不平衡量
中图分类号： TG547 文献标识码：B
文章编号： 1006-8155（2007）06-0047-03

The Technology of Numerical Control Milling for Unbalanced Quantity of High-speed Impeller

Abstract: The paper specifies the necessary of transient equilibrium adjustment for single impeller and analyzes the disadvantage of adopting grinding method to erase unbalanced quantity of impeller. Furthermore, the balanced adjustment principle of impeller is also introduced in this paper. An effective method for improving the mass and efficiency in impeller surface balance is concluded, which is based on the annulus conversion with impeller unbalanced quantity and the research on milling by using numerical control machine.

Key words: centrifugal compressor; impeller; numerical control milling; unbalanced quantity

0 引言

　　离心鼓风机和压缩机的焊接叶轮，按有关规定，要求每个叶轮必须进行超速试验。通过试验，检查叶轮单体的焊接质量及材料是否符合要求，保证产品使用安全 , 同时也是释放叶轮内应力的手段之一。为了保证叶轮能够顺利地进行超速试验，故在超速前，必须对单个叶轮进行动平衡校正 ( 也为将来转子的动平衡校正做必要的预平衡 ) 。

　　传统的叶轮动不平衡量去除方法为手工磨削，这种去重方法存在以下缺点：第一，手工打磨表面质量不高，造成前期精加工完成的叶轮因表面产生人工磨痕而极不光整；第二，平衡效率较低 , 对操作者的要求比较高；第三，当磨削量较大时，存在工人劳动强度大、粉尘污染严重等缺点。为了提高叶轮的去重效率及外观质量，降低操作者的劳动强度，做到清洁生产，结合公司现有设备的能力，对在数控铣床上环形铣削高速叶轮不平衡量进行了一系列的工艺研究，效果显著 , 已应用于产品上，是一种比较先进的去重方法。

1 叶轮动平衡介绍

1.1 叶轮不平衡的机理 [1]

　　由于材质不均匀、加工误差、组装偏心等原因，导致叶轮发生质心偏移，造成了叶轮在旋转过程中不平衡的振动。

1.2 叶轮的动平衡原理

　　由于单个叶轮无法在动平衡机上完成动平衡校正，所以要设计动平衡工装 ( 见图 1) 。动平衡工装首先应进行动平衡校正，高于叶轮的动平衡精度。利用工装轴将叶轮架在平衡机两端的滚轮上，叶轮为双面校正，分别为轮盘和盖盘。

　　平衡校正 [2] 就是对转子所存在的不平衡量进行测量和修正的过程，对转子不平衡的测量是通过测量平衡机支承工程的振动或其所承受的动载荷进行的。首先由传感器将不平衡振动（或支承动载）变成相应频率的电信号，经过滤除处理以及对信号进行必要的放大或衰减，最后才能从显示装置中读出不平衡量值的大小及所在的相位，经过计算在叶轮的重点位置进行去重，满足叶轮的动平衡要求。

2 环形去重量的换算

根据平衡机显示屏中各校正面的不平衡量及相位，可将其通过换算转化为等厚度环带形状，左右两端光滑过渡 ( 见图 2) 。图中 R 为环带外径， r 为环带的内径， S 为环带的重心， e 为重心 S 到叶轮圆心的距离， α 为环带圆心半角，且 α ≤ 45 °。

根据公式

　　式中R 、m 1 、h的值已知，存在两个未知数r和α，根据α的取值范围及铣刀的规格进行优选。如给 r 一设定值，即可算出α值，如α值超出范围，则调整r 值，直到r 和α均满足要求为止。

实际上，以上的计算均可在计算机上完成，既简便又准确。

3 铣削程序

根据去重环带的参数 R 、 r 、 h 、 α ，即可对数控铣床进行编程。各种规格叶轮的轮盘及盖盘的型线各不相同，利用专用软件中的绘图功能可以很方便地在计算机上画出轮盘或轮盖的型线及去重环带图形。然后再利用自动编程软件，选择合理的参数可自动生成加工轨迹。最后再在屏幕上进行轨迹动态仿真，以此确定轨迹大体是否正确，利用后置程序自动生成加工指令程序。通过配套的通讯软件直接输送到机床数控工程中指导零件的加工。

下面列出某一叶轮去重的铣削程序：

%

O0000

N100 G21

N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90

( 12. FLAT ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 12. )

N104 T1 M6

N106 G0 G90 X-26.779 Y123.122 A0. S1273 M3

N108 G43 H1 Z50.

N110 Z15.455

N112 G1 Z10.455 F3.

N114 X-25.363 Y123.421 Z10.454 F203.7

N116 X-26.859 Z10.419

N118 X-26.939 Y123.72 Z10.383

N120 X-23.861 Z10.454

N122 X-22.253 Y124.019

N124 X-23.384 Z10.431

N126 X-27.019 Z10.347

4 效果及误差的修正

铣削后叶轮表面规整光滑。因叶轮与平衡工装是间隙配合，试验结果表明：叶轮去重时平衡工装不能拆卸，否则不准确。另外，由于铣削及平衡机误差等相关因素的存在，去重后会出现少量的偏差，用精磨头在叶轮的流道或外圆面微量修磨即可，不影响外观质量。

5 结束语

采用在数控铣床上铣削叶轮动不平衡量的方法，从计算到编程都很简便准确，使叶轮的去重效率及外观质量明显提高。但是，最终目的是要保证转子表面的去重质量，所以，后序转子的动平衡就不能再在叶轮的前、后盘上去重。这就要求在主轴以及叶轮上设有配重槽，作为转子动平衡时配重用。随着科技的不断进步发展，高精度、高效率的机加方法将成为主要的去重手段。实践证明：数控铣床铣削高速叶轮不平衡量方法，对提高转子的表面质量具有重要的实用意义。

参 考 文 献

[1] 张碧波 . 设备状态监测与故障诊断 [M]. 化学工业出版社， 2004.

[2] 王汉英，等 . 转子平衡技术与平衡机 [M]. 机械工业出版社， 1988.

[3] 孙桓 . 机械原理 [M]. 高等教育出版社， 1982.

中央空调在世界上已有百年的发展历史，在中国也有20多年的应用时间，上世纪90年代，长期以来，活跃在国内中央空调市场的几乎是
中央空调在世界上已有百年的发展历史，在中国也有20多年的应用时间，上世纪90年代，长期以来，活跃在国内中央空调市场的几乎是清一色的外国军团。目前内资品牌的发展速度越来越快，更多的中国制造占据着市场。

中央空调的发展首先是要看质量，质量不过关任何企业都难以生存下去，而影响中央空调质量的因素还有很多，中央空调产品的质量、安装、设计以及后期维护，任何一个环节都有可能影响到中央空调最后的使用效果，这期间任何一个环节出现问题，都可能造成消费者质疑中央空调品牌的质量。

第一，质量方面。而影响产品稳定性的因素也很多，不同的品牌在产品在生产过程中涉及的工艺、选材都不一样，在稳定性方面也会呈现出不一样的特点；一些小品牌为了能够低价出击市场，在选材上做文章，通过偷工减料来换取利润空间，影响了整个市场的有序发展；物流运输不当也可能对产品造成破坏从而导致产品不稳定，因为在运输过程中，装卸不当，碰撞等等都可能对中央空调造成不可逆转的损伤从而影响中央空调质量。

第二，安装方面。“三分靠质量，七分靠安装。”这是中央空调行业的一句俗语，其中也折射出了安装对于中央空调产品的重要性。据了解，中央空调安装包含多方面的内容，也涉及到很多的细小环节，每一个环节在安装时出现偏差都有可能影响中央空调的使用效果。

其中安装不合理导致的故障有：电控工程故障；制冷工程故障；水路故障；压缩机故障；管道安装上为了节省材料。

第三，设计方面。设计也是关系到中央空调使用效果的一个重要环节，目前中央空调市场上设计不合理的现象也大为存在。管道设计不合理、不标准配置等都是影响中央空调使用效果的重要因素。

目前的建筑设计不合理，会影响中央空调的效果，室内设计不合理，房间设计层高国小，管路过不去，影响到中央空调使用效果，而一些中央空调安装设计师对中央空调不熟悉，只注重美观，这极大的影响了中央空调的使用效果效果；配置不标准。在设计方面，不同的客户需求，不同的场地，行业内都有不一样的标准。行业恶性竞争的前提之下，不标准配备也容易出现，根据不同的要求设计不同的配备，但是有些设计好的配置却根本达不到客户的要求。

第四，维护方面。由于每个中央空调的工作的环境不一样，污染系数也不一样，受到的影响，产品的磨损程度也会不一样，“后期维护很重要，比如湖南水质容易结垢，就需要定期进行后期维护。”格力的吴小云结合湖南的市场环境谈到。因此对于中央空调产品而言，维护保养很重要。目前中央空调行业维护还需要加大力度，目前国内一些民族品牌中央空调都没有进行定期维护，而是等到中央空调出现故障的情况下再进行维护。

后期维护不到位会影响中央空调的使用效果，而做好后期维护对于中央空调品牌而言则是双赢的收获。后期维护是一个巨大的市场，开利、约克等欧美品牌都通过提供专业的后期维护来扩大市场。业内人士表示，像约克的产品，几乎40%的生意来自后期维护，在后期维护等服务方面的收益也为约克带来了很大的收益，同时，这样的后期维护不断创造收益同时也促进的品牌的发展。据了解，格力、志高、格兰仕、欧科等品牌也在致力开拓这一片市场。

中央空调的健康发展，企业应该把握好这四个方面，提升产品核心技术，规范安装和设计市场的发展，出现详细行业标准，提高后期维护质量，多样化维护服务方式。通过行业的共同努力，消除不利因素，使国内中央空调市场越做越大。