葉輪數(shù)控加工論文

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1基于可變輪廓銑的葉輪數(shù)控加工工藝流程

1.1葉輪和流道的粗加工

對(duì)于葉輪，五軸聯(lián)動(dòng)加工方式開粗并不好，因?yàn)樾枞コ窟^大，五軸聯(lián)動(dòng)效率低，加工時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)床磨損大，應(yīng)采用3軸方法開粗，再采用五軸聯(lián)動(dòng)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(dāng)前視圖的角度，根據(jù)葉片扭曲程度不同和葉片數(shù)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(shí)刀軌的差別，選擇跟隨部件時(shí)，刀軌多，程序長(zhǎng)，但基本可以切削到視圖范圍內(nèi)想要切削的所有部分；選擇跟隨周邊時(shí)，刀軌少而規(guī)整，個(gè)人覺得由于第一個(gè)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(xù)程序再進(jìn)行修整，沒有必要在第一個(gè)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(jìn)行加工，粗加工余量設(shè)置為1mm，采用多重深度切削，步進(jìn)方法為每刀深度，設(shè)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(shè)置半精加工工步，以保證精加工有均勻的余量。據(jù)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(qū)動(dòng)方式采用“流線”驅(qū)動(dòng)，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(qū)動(dòng)體”，刀軸采用“朝向點(diǎn)”，其坐標(biāo)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(qū)動(dòng)方法采用“曲面”驅(qū)動(dòng)。投影矢量采用“垂直于驅(qū)動(dòng)體”，刀軸采用“側(cè)刃于驅(qū)體”側(cè)傾角為10°。

1.3葉片圓角的精加工

如果刀具的圓角半徑遠(yuǎn)大于葉片根部圓角，造成非線性誤差嚴(yán)重，易形成所謂的“啃刃”現(xiàn)象，故圓角加工選用D2球銑刀，驅(qū)動(dòng)方法選擇“流線”驅(qū)動(dòng)，投影矢量選擇“垂直于驅(qū)動(dòng)體”刀軸選擇“相對(duì)于部件”。

2基于葉輪模塊的葉輪數(shù)控加工編程

2.1加工前的準(zhǔn)備

調(diào)用在UG—CAD里建好的模型導(dǎo)入加工模塊。在CAM中設(shè)定初始加工環(huán)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(shè)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(shè)定為毛坯表面。

2.2葉輪模塊下葉輪的數(shù)控編程

程序和刀具的創(chuàng)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(qū)動(dòng)方法前緣選擇“沿葉片方向”，相切延伸選則“50%刀具”，進(jìn)刀類型選擇“圓弧-平行于刀軸”。正確設(shè)置葉片精加工、輪轂精加工工藝參數(shù)，以及葉片圓角精加工工藝參數(shù)。

3葉輪數(shù)控加工程序校驗(yàn)及后置處理

3.1程序模擬仿真

對(duì)于已經(jīng)生成的刀具路徑，可在圖形區(qū)中以線框形式或?qū)嶓w形式仿真刀具路徑，以便于用戶直觀地觀察刀具的運(yùn)動(dòng)過程，進(jìn)而驗(yàn)證各操作參數(shù)定義得是否合理。刀具路徑驗(yàn)證的可視化仿真是通過刀具軌跡和創(chuàng)建動(dòng)態(tài)毛坯來(lái)實(shí)現(xiàn)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(diǎn)刀心數(shù)據(jù)的GOTO語(yǔ)句，還有控制機(jī)床的其他指令信息。這些刀軌文件不能直接驅(qū)動(dòng)五軸加工中心，因?yàn)闄C(jī)床/控制系統(tǒng)對(duì)程序格式和指令有不同要求，所以刀軌文件必需經(jīng)過處理，以符合機(jī)床/控制系統(tǒng)的要求。通過UG后置處理(NXPOST)讀取NX的內(nèi)部刀具路徑，生成適合指定機(jī)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(jié)束語(yǔ)

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(shí)現(xiàn)了葉輪的數(shù)控編程，與可變輪廓銑相比，葉輪模塊編程操作簡(jiǎn)單方便，生成零件的表面質(zhì)量更好。應(yīng)用UG8.0進(jìn)行整體葉輪的刀具軌跡仿真實(shí)驗(yàn)，解決了如刀具與葉片易發(fā)生干涉等諸多難點(diǎn)，成功得到正確的刀具軌跡仿真結(jié)果并輸出可用于真實(shí)五軸數(shù)控加工的NC程序。

作者:李忠張家麟姬廣發(fā)陳龍張程皓張寧單位:哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院