多轴加工叶轮

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1、第2卷第4期职教研究Vol.2,NO.42010年12月VocationalEducationResearchesDec.2010CADCAECAM四轴加工叶轮王锋（黑龙江农业工程职业学院，黑龙江哈尔滨150088）摘要：实现应用四轴数控加工中心加工叶轮，标志着高职院校“生产型”数控加工基地的校企合作及教学实训达到了一个更高的水准。CADCAMCAE制造必须从单轴加工向多轴加工等高难度加工、自动测量的跃进。学生实习实训的产品工艺更复杂、精度要求更高。培养学生攻坚克难的能力。关键词：叶轮；多轴；NX加工；作者简介：王锋（1983—），男，陕西咸阳人，黑龙江农业工程职业学院机电学院教师

2、，实验员，研究方向：模具制造、多轴数控机床加工。  第2卷第4期职教研究Vol.2,NO.42010年12月VocationalEducationResearchesDec.2010CADCAECAM技术具有高智力、高效益、知识密集、更新速度快、综合性强等特点。是科技领域中的重要研究项目，也是现代先进、高端技术——计算机集成制造系统的核心技术基础。某种程度代表着制造业的发展实力和竞争力。现代的汽车、飞机、船舶、玩具、用具等等产品的外观、型线越来越漂亮，具有运动感觉。设计者的奇思妙想更是层出不穷。都来源于计算机的高度发展、CADCAECAM软件的智能化、人性化、高端化，所以数控加工、

3、模具制造更是离不开软件的支持，我们广泛地采用CADCAECAM技术，提高设计和制造环节中的形状的准确度和外观，高质量、高效率地完成产品的模型加工。例如我院校企合作项目中的一个实习实训产品“叶轮”，如图1所示，就是我们常见的典型曲面类产品。现在应用NX软件建立三维数据模型，对其进行分析、加工。一、叶轮毛坯为铸造件，材料为45号钢，铸件线形周边加工余量2mm左右，叶长度为78mm，轮毂半径为50mm，叶盆到叶背的距离为38mm，叶根圆角为R0.1，型面扭曲程度较大。加工前，需要对毛坯工件进行铸造性能检测，例如尺寸、气孔等缺陷。加工时要分析好产品加工工艺，考虑加工成本，生产效率等。加工后，需

4、要对工件进行质检，检测叶轮性能是否合格，如果可以到达要求，就可以按照要求生产。图1叶轮图2三维数据模型二、工艺特性分析1.先应用UGNX6.0软件CAD模块建立如图2三维数据模型，然后应用CAE分析模块进行模型分析，例如叶轮曲面的最大螺旋角、曲率、圆角等。模型分析完成后，应用UGNX6.0软件CAM模块辅助编程，进而根据XH716四轴数控加工中心的程序格式等要求，后置处理生成数控加工G代码。应用XH716四轴数控加工中心对叶轮实践加工，再经过抛光处理、质量检测，最终完成叶轮加工。2.叶轮加工工艺过程表1数控加工工艺过程第2卷第4期职教研究Vol.2,NO.42010年12月Vocation

5、alEducationResearchesDec.2010三、数模分析、光顺叶轮的设计，因为设计者使用的软件不同、数据在转换时软件公差不同、不同公司的软件的曲面算法也不同、建模的几何关系不同等因素，对加工者的加工结果可能造成不同的加工效果。同时由于软件的“后处理”参数的设置不同，软件的模拟加工结果将与实际的加工结果稍有差别，而且工件的加工结果将永远不能达到理想完美的效果。为了减少数控加工中的缺陷和抛光时间，采用高速加工，数据后处理采用样条插补计算，以减少数据量，实现CAD-CAM-CNC之间进行数据良好传递，生成光顺的刀具轨迹。如图3所示：通过数据分析，经NX6.0软件对三维数据模型进行验

6、证，测量的数据如图3数据结果，曲面较为光顺，角度公差0.5°，边公差为50µm，最小半径70.634mm，最大半径78.371mm，叶根圆角0.1mm。根据以上数据选择如下刀具：直径20mm镶片硬质合金立铣刀，刀尖圆角0.2mm的粗加工刀具，选择加长型直径为10R5mm球头硬质合金刀具进行半精加工，选择直径为4R2mm加长球头进行精加工，选择设备：XH716四轴数控加工中心。图3数模分析四、加工流程工序1，采用数控车床或者普通车床可以完成所有工序内容；工序2是主要分析和加工的内容，表2是为了更好的完成工序2的工序内容，保证后续抛光；工序3和工序4在企业进行。表2工序2加工流程序号加工步骤内

7、容说明1几何体创建几何体设置毛坯留量2-3mm，工件坐标系在端面中心，x轴为轮毂中心线且x轴为旋转轴2刀具的创建1.创建直径20R0.2mm的刀具，进行叶盆、叶背开粗加工2.创建直径10R5mm的球刀，进行圆柱面的粗加工3.创建直径4R2mm的球刀，进行清角加工及其精加工所有叶面3NC编程选择多轴CAM加工环境，生成叶盆、叶背、轮毂的刀具轨迹，进行粗加工留工序余量1mm、半精加工留工序余量0.5mm、精加工留0.05mm