叶轮数控加工论文

1基于可变轮廓铣的叶轮数控加工工艺流程

1.1叶轮和流道的粗加工

对于叶轮，五轴联动加工方式开粗并不好，因为需去除量过大，五轴联动效率低，加工时间长，机床磨损大，应采用3轴方法开粗，再采用五轴联动方式精加工叶片和轮毂。3轴开粗采用contourmill—cav-itymill，通过定向方式，不断改变当前视图的角度，根据叶片扭曲程度不同和叶片数量的差异，使用尽量少的程序，尽大量的去除余量。型腔铣开粗加工中切削模式选择跟随周边。选择跟随周边和跟随部件时刀轨的差别，选择跟随部件时，刀轨多，程序长，但基本可以切削到视图范围内想要切削的所有部分；选择跟随周边时，刀轨少而规整，个人觉得由于第一个粗加工程序选择刀具直径偏大，叶片根部的圆角余量很大，需要后续程序再进行修整，没有必要在第一个程序就切削的非常干净，本文选择了跟随周边的算法。刀具采用直径10mm的圆鼻刀进行加工，粗加工余量设置为1mm，采用多重深度切削，步进方法为每刀深度，设定每刀深度为1mm。

1.2叶轮和流道的精加工

由于叶片曲面为空间曲面，呈波浪状，为了防止粗加工后余量不均，设置半精加工工步，以保证精加工有均匀的余量。据工件尺寸，叶轮流道采用两次加工完成，分别用D4和D3的球铣刀加工，驱动方式采用“流线”驱动，选择两叶片之间的流道作为加工表面，投影矢量选择“垂直于驱动体”，刀轴采用“朝向点”，其坐标为（-100050）。叶片的加工同样需要分两次完成，分别用D4和D3球铣刀，驱动方法采用“曲面”驱动。投影矢量采用“垂直于驱动体”，刀轴采用“侧刃于驱体”侧倾角为10°。

1.3叶片圆角的精加工

如果刀具的圆角半径远大于叶片根部圆角，造成非线性误差严重，易形成所谓的“啃刃”现象，故圆角加工选用D2球铣刀，驱动方法选择“流线”驱动，投影矢量选择“垂直于驱动体”刀轴选择“相对于部件”。

2基于叶轮模块的叶轮数控加工编程

2.1加工前的准备

调用在UG—CAD里建好的模型导入加工模块。在CAM中设定初始加工环境，使用“mill_mul-ti_blade”—叶轮模块。毛还、安全平面、部件几何体的定义与可变轮廓铣操作相同。接下下设定多叶片几何体。分别指定轮毂、叶片、叶片圆角、包覆面，包覆面设定为毛坯表面。

2.2叶轮模块下叶轮的数控编程

程序和刀具的创建与可变轮廓铣中相同，刀具使用D10和D3的球铣刀。开粗加工的驱动方法前缘选择“沿叶片方向”，相切延伸选则“50%刀具”，进刀类型选择“圆弧-平行于刀轴”。正确设置叶片精加工、轮毂精加工工艺参数，以及叶片圆角精加工工艺参数。

3叶轮数控加工程序校验及后置处理

3.1程序模拟仿真

对于已经生成的刀具路径，可在图形区中以线框形式或实体形式仿真刀具路径，以便于用户直观地观察刀具的运动过程，进而验证各操作参数定义得是否合理。刀具路径验证的可视化仿真是通过刀具轨迹和创建动态毛坯来实现的。

3.2后置处理

在UG/CAM中生成零件加工刀轨，刀轨文件中包含切削点刀心数据的GOTO语句，还有控制机床的其他指令信息。这些刀轨文件不能直接驱动五轴加工中心，因为机床/控制系统对程序格式和指令有不同要求，所以刀轨文件必需经过处理，以符合机床/控制系统的要求。通过UG后置处理(NXPOST)读取NX的内部刀具路径，生成适合指定机床的NC代码，研究成功得到整体基于可变轮廓铣和叶轮模块下的NC程序。

4结束语

本文通过UG/CAD建立了叶轮的模型，分析了的叶轮加工工艺，讨论了粗、精加工中刀具选择的原则。通过可变轮廓铣和叶轮模块实现了叶轮的数控编程，与可变轮廓铣相比，叶轮模块编程操作简单方便，生成零件的表面质量更好。应用UG8.0进行整体叶轮的刀具轨迹仿真实验，解决了如刀具与叶片易发生干涉等诸多难点，成功得到正确的刀具轨迹仿真结果并输出可用于真实五轴数控加工的NC程序。

作者:李忠张家麟姬广发陈龙张程皓张宁单位:哈尔滨理工大学荣成学院