王長清+趙強(qiáng)

摘 要：葉輪作為動(dòng)力機(jī)械的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于船舶機(jī)械、石油化工、能源動(dòng)力以及航空航天等領(lǐng)域，其加工技術(shù)是現(xiàn)代數(shù)控多軸加工的重要課題。文章通過葉輪的五軸數(shù)控加工，介紹了復(fù)雜曲面的計(jì)算機(jī)輔助程序編制和基于Vericut軟件的加工仿真環(huán)境設(shè)定方法。為復(fù)雜零件的高效數(shù)控加工提供了借鑒，還解決了實(shí)際加工過程設(shè)備碰撞等問題。

關(guān)鍵詞：多軸數(shù)控加工；MAX-PAC；Vericut；模擬仿真

1 概述

隨著數(shù)控設(shè)備的不斷普及，CAX（CAD/CAE/CAM）的應(yīng)用也逐漸受到制造企業(yè)的重視，現(xiàn)代企業(yè)已經(jīng)將產(chǎn)品3D模型、有限元分析、數(shù)控編程、加工仿真、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析等手段逐漸應(yīng)用到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造過程中。在國內(nèi)企業(yè)中，CAD/CAM集成化編程系統(tǒng)的應(yīng)用也已十分成熟。

2 自動(dòng)編程

葉輪是典型的需要五軸聯(lián)動(dòng)加工的零件，見圖1。

葉輪分為開式、半開式、閉式三種結(jié)構(gòu)，葉輪的葉型一般分為直紋面和自由曲面兩種類型，MAX-PAC是美國Concepts NREC公司開發(fā)的專業(yè)葉輪加工編程軟件。

2.1 抽取葉型數(shù)據(jù)點(diǎn)

首先利用NX三維建模軟件建立葉輪的三維模型，見圖2。

利用專用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換插件，將NX中的模型中的葉型數(shù)據(jù)以MAX-PAC可識(shí)別的中間格式（*.imp）導(dǎo)出。

2.2 生成加工程序

按照粗加工、半精加工、葉片精加工、流道精加工的順序依次選擇相應(yīng)的刀具、加工方法、加工參數(shù)、加工余量等參數(shù)，最終形成加工參數(shù)。

3 Vericut模擬仿真

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的虛擬機(jī)床加工環(huán)境及系統(tǒng)，可以全面逼真地反映現(xiàn)實(shí)加工環(huán)境和加工的過程，直觀“監(jiān)控”全部的加工過程。

3.1 構(gòu)建機(jī)床模型

通過對機(jī)床相關(guān)結(jié)構(gòu)、尺寸、運(yùn)動(dòng)原理、操作系統(tǒng)等參數(shù)的收集，建立機(jī)床模型并定義機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式，確保與實(shí)際的機(jī)床功能一致。

3.2 設(shè)定夾具環(huán)境

對于模擬環(huán)境來講，除了機(jī)床本身、刀具庫，同時(shí)包括機(jī)床夾具，圖3展示了夾具在機(jī)床上實(shí)際的安裝狀態(tài)和仿真環(huán)境中的狀態(tài)。

3.3 加工仿真機(jī)刀軌驗(yàn)證

在Vericut軟件的仿真環(huán)境中，不僅可以模擬零件的切削過程，還可有有效的驗(yàn)證干涉和機(jī)床碰撞，見圖4。驗(yàn)證程序沒有錯(cuò)誤后，就可以將程序傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。

4 結(jié)束語

隨著機(jī)械加工零件復(fù)雜程度、精度要求的不斷提高，數(shù)控加工程序也越來越復(fù)雜，如何保證數(shù)控程序的正確性、實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序的優(yōu)化，以及如何提高數(shù)控設(shè)備的利用率、降低數(shù)控機(jī)床的安全隱患就成為制造企業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)問題。

參考文獻(xiàn)

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