張路紅

池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽池州 247000

整體葉輪加工仿真技術(shù)研究

張路紅

池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽池州 247000

本文在UG軟件的基礎(chǔ)上，對(duì)整體葉輪進(jìn)行虛擬加工仿真。先對(duì)整體葉輪進(jìn)行工藝分析，擬定加工路徑和工藝方案。通過(guò)UG后置處理生成NC代碼，實(shí)現(xiàn)了整體葉輪的虛擬加工仿真。

UG；整體葉輪；虛擬加工仿真

1 整體葉輪的加工工藝的研究

1.1葉輪加工的技術(shù)難點(diǎn)

整體葉輪加工技術(shù)的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在對(duì)整體葉輪的流道、葉片和圓角等曲面結(jié)構(gòu)的加工過(guò)程中，對(duì)流道進(jìn)行加工時(shí)應(yīng)該要去除大量的余料。葉片通常采用的 是大扭角和根部變圓角的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)將葉輪加工難點(diǎn)的分析如下：

1）葉片多為非可展扭曲直紋面，扭曲嚴(yán)重，流道窄，加工時(shí)葉片之間極易互相干涉，使得加工難度增大。為避免和減少干涉，便很難保證每個(gè)葉片加工表面的一致性。

2）前緣圓角曲率半徑變化大，加工過(guò)程中機(jī)床角度變化大，并且對(duì)實(shí)現(xiàn)環(huán)繞葉片加工較難。

3）相鄰葉片空間狹窄，在清角加工時(shí)刀具直徑小，易折斷，因此要格外注意控制切削的深度。

4）由于葉輪強(qiáng)度的需要，輪轂和葉片之間還應(yīng)采用變圓角。但是由于流道窄、葉片高，所以變圓角的加工也是個(gè)難點(diǎn)。

1.2葉輪加工工藝規(guī)劃

在遵循先主后次和分面加工的工藝原則的基礎(chǔ)上制定好完整的整體葉輪的加工工序，并且能夠根據(jù)上述加工，將整體葉輪的加工過(guò)程大概可以分為以下幾個(gè)步驟：

第一步為了有效提高葉輪的機(jī)械強(qiáng)度，毛坯大都采用的是鍛壓件，然后再對(duì)基準(zhǔn)面進(jìn)行車(chē)削加工，加工出葉輪回轉(zhuǎn)體的基本形狀。

第二步為輪轂軸端粗加工。由于葉片部分為曲面，三軸開(kāi)粗無(wú)法加工到位，而頂端卻十分空曠，這時(shí)可以通過(guò)型腔銑的切削層進(jìn)行葉片頂端的開(kāi)粗。

第三步是擴(kuò)槽加工，即粗加工。從開(kāi)槽位置開(kāi)始往兩邊葉片擴(kuò)槽，然后根據(jù)輪轂表面刀痕的要求來(lái)確定擴(kuò)槽的切削寬度與刀具的軌跡數(shù)目，刀具最好選擇常用的球頭立銑刀。

第四步是葉片精加工。為保證精加工的質(zhì)量不會(huì)被粗銑中的刀具磨損所影響，精加工可以選擇使用與直徑相同的另外一把球頭刀。

第五步是流道精加工。對(duì)流道進(jìn)行精加工時(shí)可以選擇使用比實(shí)際精加工球頭刀具直徑小很多的球頭刀，通過(guò)實(shí)踐證明，使用這種直徑小的球頭刀使得輪轂表面刀痕一致性較好，并且符合相關(guān)的設(shè)計(jì)要求。

第六步為葉片清根。在完成葉片曲面及流道加工之后，還需對(duì)葉片與輪轂的連接處（或稱之為葉根）部位進(jìn)行清理與倒圓角。

2 整體葉輪加工刀路設(shè)計(jì)

2.1刀軌文件的生成過(guò)程

五軸數(shù)控加工技術(shù)被普遍應(yīng)用到整體葉輪加工過(guò)程中。由于整體葉輪本身具有復(fù)雜的空間型曲面結(jié)構(gòu)，再加上編程時(shí)繁瑣的計(jì)算，因此只能通過(guò)借助UG軟件中的強(qiáng)大CAM功能來(lái)進(jìn)行自動(dòng)編程?；赨G軟件對(duì)葉輪模型的處理，以及整體葉輪五軸加工的主要軌跡生成過(guò)程和加工方法等方面的考慮，如表1所示。

表1　整體葉輪五軸刀路設(shè)計(jì)

圖1　葉輪精加工刀路

2.2刀軌文件的后置處理

設(shè)置好機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸以及坐標(biāo)參數(shù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)UG后置的處理。同時(shí)根據(jù)FANUC oi mate數(shù)控系統(tǒng)的各種命令功能，對(duì)后置處理器進(jìn)行編輯和設(shè)置，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及對(duì)FANUC oi mate數(shù)控系統(tǒng)翻譯命令的執(zhí)行，可把刀軌文件轉(zhuǎn)化成符合FANUC oi mate型機(jī)床的NC代碼，其部分代碼如圖1所示。

圖1　經(jīng)后置處理的NC代碼

3 結(jié)論

本文對(duì)加工刀具的選擇和工藝階段的劃分等，并且在基于UG平臺(tái)上進(jìn)行了CAM加工，經(jīng)過(guò)UG后置處理生成了刀位軌跡文件，實(shí)現(xiàn)了整體葉輪的虛擬加工仿真。

[1]呂程輝.整體葉輪的五軸高速銑削加工工藝優(yōu)化[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2007.

[2]陳洪濤.數(shù)控加工技術(shù)與編程[M].北京：高等教育出版社，2003.

TP3

A

1674-6708（2016）171-0247-02

張路紅，助教，研究方向?yàn)闄C(jī)械電子工程。