葉輪數控加工論文

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1基于可變輪廓銑的葉輪數控加工工藝流程

1.1葉輪和流道的粗加工

對于葉輪，五軸聯動加工方式開粗并不好，因為需去除量過大，五軸聯動效率低，加工時間長，機床磨損大，應采用3軸方法開粗，再采用五軸聯動方式精加工葉片和輪轂。3軸開粗采用contourmill—cav-itymill，通過定向方式，不斷改變當前視圖的角度，根據葉片扭曲程度不同和葉片數量的差異，使用盡量少的程序，盡大量的去除余量。型腔銑開粗加工中切削模式選擇跟隨周邊。選擇跟隨周邊和跟隨部件時刀軌的差別，選擇跟隨部件時，刀軌多，程序長，但基本可以切削到視圖范圍內想要切削的所有部分；選擇跟隨周邊時，刀軌少而規整，個人覺得由于第一個粗加工程序選擇刀具直徑偏大，葉片根部的圓角余量很大，需要后續程序再進行修整，沒有必要在第一個程序就切削的非常干凈，本文選擇了跟隨周邊的算法。刀具采用直徑10mm的圓鼻刀進行加工，粗加工余量設置為1mm，采用多重深度切削，步進方法為每刀深度，設定每刀深度為1mm。

1.2葉輪和流道的精加工

由于葉片曲面為空間曲面，呈波浪狀，為了防止粗加工后余量不均，設置半精加工工步，以保證精加工有均勻的余量。據工件尺寸，葉輪流道采用兩次加工完成，分別用D4和D3的球銑刀加工，驅動方式采用“流線”驅動，選擇兩葉片之間的流道作為加工表面，投影矢量選擇“垂直于驅動體”，刀軸采用“朝向點”，其坐標為（-100050）。葉片的加工同樣需要分兩次完成，分別用D4和D3球銑刀，驅動方法采用“曲面”驅動。投影矢量采用“垂直于驅動體”，刀軸采用“側刃于驅體”側傾角為10°。

1.3葉片圓角的精加工

如果刀具的圓角半徑遠大于葉片根部圓角，造成非線性誤差嚴重，易形成所謂的“啃刃”現象，故圓角加工選用D2球銑刀，驅動方法選擇“流線”驅動，投影矢量選擇“垂直于驅動體”刀軸選擇“相對于部件”。

2基于葉輪模塊的葉輪數控加工編程

2.1加工前的準備

調用在UG—CAD里建好的模型導入加工模塊。在CAM中設定初始加工環境，使用“mill_mul-ti_blade”—葉輪模塊。毛還、安全平面、部件幾何體的定義與可變輪廓銑操作相同。接下下設定多葉片幾何體。分別指定輪轂、葉片、葉片圓角、包覆面，包覆面設定為毛坯表面。

2.2葉輪模塊下葉輪的數控編程

程序和刀具的創建與可變輪廓銑中相同，刀具使用D10和D3的球銑刀。開粗加工的驅動方法前緣選擇“沿葉片方向”，相切延伸選則“50%刀具”，進刀類型選擇“圓弧-平行于刀軸”。正確設置葉片精加工、輪轂精加工工藝參數，以及葉片圓角精加工工藝參數。

3葉輪數控加工程序校驗及后置處理

3.1程序模擬仿真

對于已經生成的刀具路徑，可在圖形區中以線框形式或實體形式仿真刀具路徑，以便于用戶直觀地觀察刀具的運動過程，進而驗證各操作參數定義得是否合理。刀具路徑驗證的可視化仿真是通過刀具軌跡和創建動態毛坯來實現的。

3.2后置處理

在UG/CAM中生成零件加工刀軌，刀軌文件中包含切削點刀心數據的GOTO語句，還有控制機床的其他指令信息。這些刀軌文件不能直接驅動五軸加工中心，因為機床/控制系統對程序格式和指令有不同要求，所以刀軌文件必需經過處理，以符合機床/控制系統的要求。通過UG后置處理(NXPOST)讀取NX的內部刀具路徑，生成適合指定機床的NC代碼，研究成功得到整體基于可變輪廓銑和葉輪模塊下的NC程序。

4結束語

本文通過UG/CAD建立了葉輪的模型，分析了的葉輪加工工藝，討論了粗、精加工中刀具選擇的原則。通過可變輪廓銑和葉輪模塊實現了葉輪的數控編程，與可變輪廓銑相比，葉輪模塊編程操作簡單方便，生成零件的表面質量更好。應用UG8.0進行整體葉輪的刀具軌跡仿真實驗，解決了如刀具與葉片易發生干涉等諸多難點，成功得到正確的刀具軌跡仿真結果并輸出可用于真實五軸數控加工的NC程序。

作者:李忠張家麟姬廣發陳龍張程皓張寧單位:哈爾濱理工大學榮成學院