賀毅

（廣東省高級技工學(xué)校，廣東 惠州 516000）

葉片型面數(shù)控加工變形控制夾具分析

賀毅

（廣東省高級技工學(xué)校，廣東 惠州 516000）

在葉片型面數(shù)控加工變形設(shè)計活動中，技術(shù)人員應(yīng)該采取有效的方法進行夾具控制。在靜葉片結(jié)構(gòu)內(nèi)部進行進汽邊和喉口部分的弧線設(shè)計，進汽邊和出汽邊通道應(yīng)該保持通暢。車內(nèi)外環(huán)的過度面、汽道外弧面應(yīng)該保持設(shè)計平滑，裝配背弧形面和裝配內(nèi)弧形面體現(xiàn)出協(xié)調(diào)變形設(shè)計的特點。本文對葉片型面數(shù)控加工變形的設(shè)計方法進行討論，提出幾點有利于控制夾具協(xié)調(diào)性設(shè)計的可行性措施。

葉片型面；加工變形；控制夾具；自動編程

在葉片型面數(shù)控加工設(shè)計的過程中，技術(shù)人員應(yīng)該采用數(shù)控加工流程編程的設(shè)計方法，提高葉片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在編程流程中，技術(shù)人員應(yīng)該做好數(shù)據(jù)采集工作，將木模圖界面數(shù)據(jù)輸入到葉片設(shè)計方案中去，進行葉片曲面描述的轉(zhuǎn)換處理。在前期的葉片變形處理之后，進行木模圖截面數(shù)據(jù)的輸入控制，并且根據(jù)數(shù)據(jù)的類型進行葉片毛坯測量數(shù)據(jù)及定位處理。

1 葉片型面數(shù)控加工變形控制夾具三維模型設(shè)計方法分析

在葉片變形夾具控制過程中，技術(shù)人員應(yīng)該對葉片毛坯三維模型數(shù)據(jù)進行測量。在毛坯型面計算處理時，需找最佳安裝位置，設(shè)置刀具的定位支撐。在夾具變形控制過程中，技術(shù)人員應(yīng)該對主要參數(shù)進行控制。

可加工葉輪外圓的直徑與花盤直徑設(shè)定為1 200 mm，承重數(shù)值控制在80T左右，采用brown主軸退撥的方法，將刀具設(shè)計的分度緊密度控制在±5角秒，重復(fù)精度控制在±2.5角秒。采用WH-produce第二代的數(shù)碼控制系統(tǒng)，將加工圓弧槽結(jié)構(gòu)設(shè)計為轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)，外鼓的角度設(shè)定為300°，內(nèi)部的角度設(shè)計為360°，加工斜槽結(jié)構(gòu)以35度靠模板設(shè)計。葉片毛坯制造過程需要按照一定的方法來進行，對于葉片毛坯三維型面進行測量，根據(jù)毛坯型面計算標(biāo)準(zhǔn)進行處理，尋找最佳安裝位置設(shè)置定位支撐，并且進行葉片三維造型方法的最后確定。在葉片制造的過程中，進行葉片三維造型的優(yōu)化設(shè)計，讓計算機仿真系統(tǒng)根據(jù)其加工方法及生成加工的必要程序進行設(shè)計流程的優(yōu)化。在葉片的粗精銑工處理中，進行頭部修理打磨和平面的拋光處理。技術(shù)人員應(yīng)該對精加工之后的葉片類型面進行標(biāo)準(zhǔn)測量，要檢查并且與設(shè)計三維模型對比分析，作出針對于葉片型面數(shù)控加工與變形的相關(guān)參數(shù)控制。

2 常用葉片型號數(shù)據(jù)加工變形控制夾具設(shè)計的方法分析（圖1所示）

根據(jù)葉片型線高度選擇被加工的曲面，并且輸入相應(yīng)的加工參數(shù)，計算模型的包容盒，同時確定截平面的合理范圍。計算加工帶寬度及包容盒下角點的坐標(biāo)，從而構(gòu)造出一個平滑的截面。判斷截面線端點的凹凸性，還要對夾具的變形弧度進行過渡處理。技術(shù)人員應(yīng)該按順序?qū)h(huán)內(nèi)各個曲線離散呈刀位點，并且確保刀位點始終落在干涉區(qū)域內(nèi)。在測頻要求的掌控中，葉片測單只頻率積累數(shù)據(jù)，主機廠自行進行測成組頻率活動。

圖1 常用葉片設(shè)計平面圖

3 葉片型面數(shù)控加工變形控制夾具技術(shù)應(yīng)用要點分析

（1）葉片曲面的刀位計算分析。數(shù)控加工過程應(yīng)該模擬機床碰撞干涉的計算方法，對整個葉片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行綜合性考量。機床CNC系統(tǒng)中利用計算機工具對葉片設(shè)計方案進行修改和加工，生成機床能執(zhí)行的NC代碼程序，并且尤其確定刀位軌跡數(shù)據(jù)的后置處理是否科學(xué)，使用5FZG后處理器對葉片數(shù)控加工編程流程進行持續(xù)性優(yōu)化。技術(shù)人員需要按照刀具的不同類型來劃分工序，實現(xiàn)對于夾具的穩(wěn)定控制，用同一把刀對加工完的零件進行銼修，可以實現(xiàn)對所有可以完成的部分進行加固。再用第二把和第三把刀完成它們可以完成的其他部分。在葉片數(shù)控技術(shù)運用中，技術(shù)人員可以采用等布長法的設(shè)計方法，將等步長逼近處理，確保各個相鄰離散點之間的距離始終相等?？梢耘浜喜介L篩選的方法，先以小的等參數(shù)步長或者等距離步長對刀具軌跡進行密集離散處理，然后要校核各個刀片離散軌跡段內(nèi)的實際逼近誤差值，并且將不必要的刀位點進行刪除，從而使所剩下的各個刀具軌跡段內(nèi)的誤差分布均勻。根據(jù)精、粗加工分序法對單個零件進行粗加工、半精加工最后進行精加工。

（2）機床設(shè)計中的刀盤布置。在刀具配置的過程中，很容易出現(xiàn)由于刀具配置不夠合理出現(xiàn)的刀盤扭曲現(xiàn)象，為了防止刀盤出現(xiàn)扭曲的現(xiàn)象，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)具體的施工環(huán)境重新設(shè)定刀具的數(shù)量和排列方式。

對于滾刀布置方法的考量，也是技術(shù)人員需要防范控制夾具變形的重點，防止由于刀具高度差不明顯出現(xiàn)機器故障的問題。技術(shù)人員首先應(yīng)該對刀具的平面進行加工，然后進行刀面定位處理，后期再補上加工孔。在葉面控制的過程中，技術(shù)人員應(yīng)該先去加工精度要求比較低的部分，在加工精度要求的部分，并且根據(jù)不同的精度來確定加工的次序。根據(jù)當(dāng)前刀具接觸處的局部集合形狀與走刀方向來估計滿足進度要求的走刀步長，再由此來確定下一刀位點的位置。其常見方法是對理論刀具軌跡和接觸點的路徑進行弦弧逼近，由弦高誤差來確定加工誤差和進給步長。

（3）刀具位置參數(shù)的后置處理。葉片毛坯測量數(shù)據(jù)的定位于分析，是夾具變形控制的技術(shù)控制重點，確保葉片空間位置到加工坐標(biāo)系變換過程的協(xié)調(diào)過度。根據(jù)木制模型圖截面的數(shù)據(jù)輸入控制，實現(xiàn)木模截面數(shù)據(jù)的相關(guān)轉(zhuǎn)換，在CAD系統(tǒng)上進行葉片的三維造型設(shè)計，確保葉片空間位置到加工坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過度平穩(wěn)，并且在CAM系統(tǒng)上生成刀位軌道數(shù)據(jù)。根據(jù)加工機床和刀具的切削定位參數(shù)，實現(xiàn)對于數(shù)控加工過程的精準(zhǔn)模擬，并且根據(jù)模擬數(shù)據(jù)及刀家具實現(xiàn)干涉檢查。葉片毛坯測量數(shù)據(jù)及其相關(guān)的定位方法，應(yīng)該考慮到葉片空間位置到加工坐標(biāo)系的變換因素，并且再次定義加工機床刀具與切削的參數(shù)。對多軸位刀軌跡刀具進行干涉計算，實現(xiàn)數(shù)控加工過程量的模擬和機床碰撞干涉相關(guān)檢查處理。在后置處理的流程中，TTP文件主要為刀位文件（CL）提供參數(shù)分析支持，進行控制夾具的機床配置（CFC）數(shù)據(jù)細節(jié)考核。在葉片型面設(shè)計中，還可以使用后處理翻譯器（PPR）對葉片設(shè)計的機床代碼進行讀取和分析，確保機床對刀片進行后置加工時效率能夠得到保障。

4 結(jié)束語

在葉片仿真加工流程設(shè)計過程中，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)木模圖截面的數(shù)據(jù)進行設(shè)計細節(jié)的優(yōu)化，根據(jù)葉片曲面描述轉(zhuǎn)換切削角度，進行葉片三維立體造型的設(shè)計。根據(jù)三維立體造型中生成的機床數(shù)據(jù)，代入到執(zhí)行的NC程序代碼中去。刀位軌跡數(shù)據(jù)的后期處理，應(yīng)該采用5FAG后置法來展開，確保夾具關(guān)鍵部分設(shè)計的參數(shù)設(shè)置合理。技術(shù)人員應(yīng)該對夾具的硬度和耐磨損程度進行考量，并且用X/Y軸參數(shù)聯(lián)動分析法，對葉片的質(zhì)量進行考核。

[1]吳海龍，張岳.航發(fā)葉片七軸聯(lián)動數(shù)控砂帶磨削加工方法及自動編程關(guān)鍵技術(shù)研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[2]吳小虎，王福元.整體葉輪葉片型面數(shù)控電解精加工的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2012.

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