基于UG NX6.0的整体叶轮的多轴加工技术

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1、万方数据文章编号：1006—3269(2010)01--0054--04基于UGNX6．0的整体叶轮的多轴加工技术陈德存(温州职业技术学院机械工程系，浙江温州325035)摘要：叶轮加工是当今多轴联动数控加工最常见的实例，也是数控加工的难点之一．本文从实际出发，使用UG／CAM五坐标编程系统对整体式叶轮进行数控编程，采用插值方式对刀轴矢量进行匀化处理，采用SWARF方法对叶片进行精加工，同时合理控制进退刀，实现了整体叶轮叶片高质量无干涉的五坐标螺旋铣削加工刀位点轨迹生成．为复杂产品的造型和数控加工提供了设计思路和方法，也给其他类型叶轮的设计与加工

2、提供了参考方案．关键词：UG；整体叶轮；多轴加工中图分类号：TP391文献标识码：Adoi：10．3969／J．issn．1006—3269．2010．01．012作为动力机械的关键部件，整体式叶轮广泛应用于航天航空等领域，其加工技术一直是制造业中的一个重要课题．叶轮的加工质量直接影响整机的动力性能和机械效率，数控加工是目前国内外广泛采用的加工整体三元叶轮的方法．整体叶轮的加工难点主要表现在：①三元整体叶轮的形状复杂，其叶片多为非可展扭曲直纹面；②整体叶轮相邻叶片的空间较小，而且在径向上设有半径的减小通道越来越窄，因此加工叶轮叶片曲面时除了刀具与

3、被加工叶片之间发生干涉外，刀具极易与相邻叶片发生干涉；③刀位规划时的约束条件多，自动生成无干涉刀位轨迹较困难[1]．国外一般应用整体叶轮的五坐标加工专用软件，如美国NREC公司的MAX25，MAX2AB叶轮加工专用软件等．目前，我国大多数生产叶轮的厂家多数采用国外大型CAD／CAM软件，如UGNx、CATIA、MasterCAM等来收稿日期：2010--03—01作者简介t陈德存(1979一)，男。浙江温州人，硕士．加工整体叶轮‘2

4、．本文选用目前流行且功能强大的UGNX6．0对复杂曲面整体叶轮进行加工仿真研究．1整体叶轮数控加工工艺根据叶轮的几

5、何结构特征和使用要求(如图1)，其基本加工工艺流程为：①在锻压铝材上车削加工回转体的基本形状；②外型整体粗加工；③流道粗加工；④叶片精加工；⑤对底部倒圆进行清根．2机床准备图1叶轮几何结构特征DMU一100T是从德国DMG公司引进的一台全闭环五轴联动数控加工中心，采用主轴摆动+圆工作台旋转结构．行程参数为：X轴1080mm，y轴710mm，Z轴710mm，B轴(主轴摆动)103。，C轴(工作台旋转)360。．该机床具有转速高、联动《成组技术与生产现代化》2010年第27卷第1期万方数据结构稳定性高、五轴联动技术成熟的特点．机床控制系统采用HEID

6、ENHAINiTNC530系统．利用UG／PostBuilder软件构建DMU一100T机床专用的后置理．3刀具的选择为提高加工效率，在进行流道开粗和流道半精加工过程中尽可能选用大直径球头铣刀，但是也要注意使刀具直径小于两叶片间最小距离；在叶片精加工过程中，应在保证不过切的前提下尽可能选择大直径球头刀，即保证刀具半径大于流道和叶片相接部分的最大倒圃半径．在对流道和相邻叶片的交接部分进行清根时，选择的刀具半径小于流道和叶片相接部分的最小倒圆半径．4数控编程4．1粗加工粗加工是以快速切除毛坯余量为目的，其考虑的重点是加工效率，要求大的进给量和尽可能大

7、的切削深度。以便在较短的时间内切除尽可能多的余量，粗加工对表面质量的要求不高，因此，提高粗加工效率对曲面加工效率及降低加工成本具有重要意义．在UG加工状态下，在“创建操作”对话框中，选择类型“MIL—CONT()UR”建立机床控制操作，再选择子类型“CAVITY—MILL”型腔铣．这是三轴联动的粗加工模式，选用直径为25R5的圆角铣刀加工，切削方式采用“跟随部件”，背吃刀量的0．6mm，刀具与刀具之间的步距为刀具直径的65％，部件侧面与底面留余量0．5mm．其刀具路径如图2所示．图2整体粗加工路径4．2开槽与扩槽叶片扭曲且包角较大，刀具在通道内要

8、合理摆动，使得刀具尽可能地接近叶片的两侧面而又不过切轮毂及轮盖，采用通常的刀轴驱动方法很难实现．刀轴插补(ToolAxisInterpolation)这一功能对于叶轮通道加工非常有用，它通过在叶片与轮毂的交线上定义一系列的矢量以控制刀轴，轮毂面上其余刀具位置点的刀轴矢量由U、V双向线性插值或样条插值获得．这样，刀轴能很好地按照加工的需要而得到控制，在不过切的情况下，最大限度地减少叶片面与轮毂之间的残留区．边界矢量的定义是一个十分细致的工作，其基本原则是避免刀轴的突变，保证刀轴平滑变化．本文的刀轴控制矢量如图3．图3刀轴控制矢量在创建操作对话框中，

9、选择类型“mill—multi—zxis”多轴铣加工操作建立模板，选择“VARIABLE—CONTOUR”子类型变轴铣．几何体选择整体叶