基于UG和VERICUT的整体叶轮数控编程及仿真加工.pdf

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1、基于UG和VERICUT曲警体叶格矗垃■程反访善加工2011年2月$1期基于uG和VERIOUT的整体叶轮数控编程及仿真加工中国航天科工九院红阳机械厂王德跃1整体叶轮特点简介整体叶轮是指轮毂和叶片在同～毛坯体上加工而成，具有结I勾紧凑、曲面误差小、强度高等优点，在现代航空发动机的压缩机、鼓风机和水泵中都得到了广泛的应用。由于叶轮采用箍体式结构，并且叶片的形状叉是机械In堆难加工的复杂扭曲曲面，这给数控加工带来了很人的闲难和风险。叶轮的加工有其特殊性，川纹要顺着流道方向，且叶轮叶片曲面扭曲的复杂性使_i轴加工中

2、心无法加工，因此叶轮一般采用五轴数控机床加工。LlJ于叶片的扭曲报』=．流道比较窄，刀具要在叶片流道内台理摆动防止叶轮过切，从而得到光顺的刀轨，减少手工打{磬和肆修。箍体叶轮采用铝台盎锻压毛坯成型，需经热处理强化，属于典型的薄壁件．叶片壁厚为4mm，易产生加工变形，如图l所示。整体叶轮加工堆大的问题是图1整体叶轮宾体模型2基于UGNX60平台叶轮的五轴加工工艺根据整体叶轮的几何结构特征和使用要求，其基本加工流程为：在锻，K铝材上车削加工同转体的基本外形：叶轮粗))qJ-．叶片流道间加丁余量丈，采用等高分层或沿

3、流道进行粗加工上除火部分余量：叶轮半精加工．采用插补刀具轴的方式沿流道分层加工；叶片的精加1=．采用铣刀侧刃加工，例刃铣}ITjt；n2T出的叶片表面非常光滑，效率高．精加工时间大为缩短：叶片根部清根。21流道开粗加工根据鞋体叶轮流道部分的几何特征，流道开粗采用等高分层的方式)JgJ_。选择流道的各个面为驰动面，叶片面和轮毂面为干涉椅查面，驱动方式为插补方式。插补刀轴矢量的创建方浊：首先抽取流道两侧的叶片面边，然后将边均分成若干等分(根据叶轮加工精度要求可细分)，利用插补刀轴矢量的工具建立插朴刀轴，如图2、图

4、3所示。囤2矢量控制点和线22流道半精加工根据整体叶轮流道部分的儿何特征，选择流道的各个面为驱动面．叶片面和轮毂面为干涉检查面，驱动方式为插补方式或相对r驱动面打式，刀轨如图4。图4流道半精加工月轨图23叶片的精加工毋一～轨的■，，缸序●■-率月程L■■■一效化控●■■■■■t忧数■髓■—l高刀保。L■■■曩一提退，复、J■■—_了进真反L■■■_为少仿和＼■■■■鼍，碱何问■■■■●鼍率．几时■■■一器-基寸UG和VEPJCLrr坤整体叶格誊柱儡程反仿真加工航元制造垃术根据叶片面的几何特征，选择一个叶片面为

5、驱动面，流道面以及相邻的叶片面和轮毂面为干涉检查面，采用的驱动方式为直纹面驱动方式．导轨如图5。图5叶片精加工刀轨图24叶片根部倒固部分清根选择倒圆部分为驱动面，流道面毗及相邻的叶片面和轮毂面为干涉检壹面，驱动方式为相对于驱动面方式，同时注意台理设置倾斜角度。3基干VERICU'f70的数控加工仿真31仿真软件介绍VERICU2"70是美国CGTECIf公司开发的专用数控加工仿真软件，采用先进的三维显示及虚拟现实技术，小仅能用彩色的三维图像显示出刀具切削毛坯形成零件的全过程．还能显≈诎刀柄、夹具和机床的运行过

6、程等，町对各类数控系统进行仿真或定制，目前已广泛应用于航空、模具制造等行业。VERICUT70软件由NC程序验证模块、机床运动仿真模块、优化路径模块、多轴模块、高级机床特征模块、实体比较模块和CAD／CAM接口等模块组成，盯仿真数控车碾、铣寐、加工中心、线切割机床和多轴机床等多种加工设备的数控加工过程。能进行NC程序优化、缩短加工时间，可检查过切、欠切，防止机床碰撞、超行程等错误．可对切自Ⅱ模型进行尺寸测量，并能保存切削模型为后续工序毛坯。VERJCUT70具有与多种CAD／CAM平台的嵌入式接口，用户可方便

7、地实现编程与仿真一体化．该版本撮大的特点是操作更简单，功能更强大，仿真更快速。32机床仿真系统的构建要采用VERICUT70软件进行数控加工仿真，必须预先构建数控机床的仿真模型和系统。首先对机床系统进行分析，确定机床数控系统型号或版车、机床结构形式和行程、机床原点以及刀具库和史具库等；然后分块建立机床各部分几何模型．)辟濑成吼格式：再建立刀具库、央县库．井组装机床几何模型：摄后进行机床参数设置与拄制文件定制，导凡数控程序、刀具与零件毛坯后便可进行产品的加工仿真。如图6为建立的机床模型结构树囤6机床模型结构树3

8、3整体叶轮的仿真加工仿真加工是检验数控程序质量的虽有效手段。在进行整体日}轮粗精加工程序的缔制过程中．通过后置处理器生成数控程序，利用VERICUT软件进行仿真加工实现程序的校对．有效预防程序错误造成零件过切、干涉和撞机等．大人碱小了编程的风险，提高了编程的效率和产品质量，图7为整体叶轮在FIDIAKR214六轴血联动高速铣机床上的仿真加工。卜≥。：篓国画图7整体叶轮的仿真加工4结束语整体叶轮在数控