張路紅

池州職業(yè)技術學院，安徽池州 247000

整體葉輪加工仿真技術研究

張路紅

池州職業(yè)技術學院，安徽池州 247000

本文在UG軟件的基礎上，對整體葉輪進行虛擬加工仿真。先對整體葉輪進行工藝分析，擬定加工路徑和工藝方案。通過UG后置處理生成NC代碼，實現(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葉輪加工的技術難點

整體葉輪加工技術的難點主要體現(xiàn)在對整體葉輪的流道、葉片和圓角等曲面結構的加工過程中，對流道進行加工時應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構?，F(xiàn)將葉輪加工難點的分析如下：

1）葉片多為非可展扭曲直紋面，扭曲嚴重，流道窄，加工時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，加工過程中機床角度變化大，并且對實現(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）由于葉輪強度的需要，輪轂和葉片之間還應采用變圓角。但是由于流道窄、葉片高，所以變圓角的加工也是個難點。

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程大概可以分為以下幾個步驟：

第一步為了有效提高葉輪的機械強度，毛坯大都采用的是鍛壓件，然后再對基準面進行車削加工，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，三軸開粗無法加工到位，而頂端卻十分空曠，這時可以通過型腔銑的切削層進行葉片頂端的開粗。

第三步是擴槽加工，即粗加工。從開槽位置開始往兩邊葉片擴槽，然后根據(jù)輪轂表面刀痕的要求來確定擴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。對流道進行精加工時可以選擇使用比實際精加工球頭刀具直徑小很多的球頭刀，通過實踐證明，使用這種直徑小的球頭刀使得輪轂表面刀痕一致性較好，并且符合相關的設計要求。

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

2 整體葉輪加工刀路設計

2.1刀軌文件的生成過程

五軸數(shù)控加工技術被普遍應用到整體葉輪加工過程中。由于整體葉輪本身具有復雜的空間型曲面結構，再加上編程時繁瑣的計算，因此只能通過借助UG軟件中的強大CAM功能來進行自動編程?；赨G軟件對葉輪模型的處理，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計

圖1　葉輪精加工刀路

2.2刀軌文件的后置處理

設置好機床的旋轉(zhuǎn)軸以及坐標參數(shù)，以此來實現(xiàn)對UG后置的處理。同時根據(jù)FANUC oi mate數(shù)控系統(tǒng)的各種命令功能，對后置處理器進行編輯和設置，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及對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 結論

本文對加工刀具的選擇和工藝階段的劃分等，并且在基于UG平臺上進行了CAM加工，經(jīng)過UG后置處理生成了刀位軌跡文件，實現(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：同濟大學，2007.

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

TP3

A

1674-6708（2016）171-0247-02

張路紅，助教，研究方向為機械電子工程。